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28. Juni 2010, 17:15
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Wiener Physiker kommen Quantencomputer noch näher

Wien/London - Für unser gewöhnliches Verständnis Welt sind sogenannte Verschränkungen in der Quantenphysik ziemlich unbegreifliche Phänomene. Oder können Sie sich vorstellen, warum zwei verschränkte Lichtteilchen über beliebige Distanzen wie durch Zauberhand miteinander verbunden bleiben? Führt man nämlich eine Messung an einem der beiden Teilchen durch, so beeinflusst das sofort auch den Zustand des anderen Teilchens. "Spukhafte Fernwirkung" sagte dazu Albert Einstein treffend.

Mit solch verschränkten Teilchen lassen sich zahlreiche quantenphysikalische Experimente durchführen. Und auch in zukünftigen Quantencomputern wird dieses Phänomen wohl eine große Rolle spielen. Bisher hatten die Standardquellen für verschränkte Fotonen aber einen entscheidenden Nachteil: Es war unbekannt und völlig zufällig, wann die Teilchenpaare aus der Quelle kommen - was die Physiker vor Probleme stellte.

Werden die Teilchenpaare etwa als Quantenbits (Grundlage eines Quantencomputers analog den klassischen Bits beim herkömmlichen Computer) genutzt, müssten nach jedem vermuteten Rechenschritt Fotonen gemessen werden, um festzustellen, ob es sich tatsächlich um verschränkte Teilchen handelte und der Rechenschritt damit erfolgreich war.

In der Quantenmechanik bedeutet eine Messung allerdings gleichzeitig auch die Zerstörung der Verschränkung. Die Teilchen können dadurch für weitere Quantenrechnungen nicht mehr verwendet werden. Dadurch war die Anwendbarkeit eines optischen Quantencomputers bisher stark begrenzt.

Wiener Physiker um Philip Walther und Anton Zeilinger von der Uni Wien und dem Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der ÖAW berichten in der Fachzeitschrift "Nature Photonics" über eine neuartige Quelle für verschränkte Fotonenpaare: bei ihr werde das Auftauchen der Teilchen angekündigt, womit sich eine Messung zu deren Nachweis erübrigt. Sie verwenden dazu Hilfsteilchen, die sie messen können, ohne den Zustand des verbleibenden Teilchenpaares zu stören.

Konkret präparierten die Physiker sechs Fotonen in einem speziellen quantenmechanischen Zustand. Misst man vier davon in einer festgelegten Art und Weise, stört das die übrigen beiden Fotonen nicht und man weiß damit, ob sie sich in einem verschränkten Zustand befinden.

Für die Realisierung von fotonischen Quantencomputern, die auf Verschränkung basieren, sei diese neue Möglichkeit ein wichtiger Schritt, so die Wiener Quantenphysiker. (APA, red/DER STANDARD, Printausgabe, 29. 6. 2010)

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