Der Kane-Quantencomputer: Ein vielversprechender Ansatz für skalierbare Quantencomputer

Der Kane-Quantencomputer ist ein Vorschlag für einen skalierbaren Quantencomputer, der 1998 von Bruce Kane an der University of New South Wales entwickelt wurde. Er wird oft als Hybrid zwischen Quantum-Dot- und Kernspinresonanz (NMR)-Quantencomputern betrachtet. Der Kane-Computer basiert auf einem Array einzelner Phosphor-Donatoratome, die in einem reinen Silizium-Gitter eingebettet sind. Sowohl die Kernspins der Spender als auch die Spins der Spender-Elektronen sind an der Berechnung beteiligt.

Im Gegensatz zu vielen anderen Quantenberechnungsschemata ist der Kane-Quantencomputer im Prinzip auf eine beliebige Anzahl von Qubits skalierbar. Dies ist möglich, da Qubits einzeln elektrisch adressiert werden können. Seit Kanes Vorschlag ist die Verwirklichung des Kane-Quantencomputers unter der Leitung von Robert Clark und jetzt Michelle Simmons zu den Hauptbemühungen im Bereich der Quantenberechnung in Australien geworden.

Theoretiker haben eine Reihe von Vorschlägen zur verbesserten Auslesung vorgelegt. Experimentell wurde 2003 eine atomgenaue Abscheidung von Phosphoratomen mithilfe einer Rastertunnelmikroskop (STM)-Technik erreicht. Die Detektion der Bewegung einzelner Elektronen zwischen kleinen, dichten Clustern von Phosphor-Donatoren wurde ebenfalls erreicht.

Die Gruppe bleibt optimistisch, dass ein praktischer Quantencomputer im großen Maßstab gebaut werden kann. Andere Gruppen glauben, dass die Idee modifiziert werden muss. Im Jahr 2020 zeigten Andrea Morello und andere, dass ein Antimonkern (mit acht Spinzuständen), der in Silizium eingebettet ist, mithilfe eines elektrischen Feldes und nicht eines Magnetfeldes gesteuert werden kann.

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