Experimente an der Uni Innsbruck für weitere Entwicklung eines Quantencomputers wichtig
Innsbruck/Wien - Verschränkung gehört zu jenen Eigenschaften der Quantenwelt, die mit Alltagsverständnis nur schwer zu fassen
sind. So bleiben zwei verschränkte Teilchen auch über große Distanzen verbunden,
was schon Albert Einstein als "spukhafte Fernwirkung" bezeichnet hat.
Noch viel
komplexer wird es, wenn man mehrere Teilchen verschränkt und diese empfindlichen
Quantensysteme stört: Dann kann die Verschränkung erstaunlich vielfältige Formen
annehmen, wie Quantenphysiker der Universität Innsbruck herausgefunden haben.
Ihre Arbeit wurde nun in der Wissenschaftszeitschrift Nature Physics
veröffentlicht.
Die "spukhafte Fernwirkung" derart gekoppelter Teilchen zeigt sich, wenn man
an einem der beiden manipuliert. Sind etwa zwei Photonen verschränkt und misst
man an einem beispielsweise den Polarisationszustand, dann beeinflusst das
sofort, ohne jegliche Zeitverzögerung, auch den Polarisationszustand des anderen
Teilchens, selbst wenn es theoretisch am "anderen Ende" des Universums wäre.
Die Quantenphysik macht sich diese Eigenschaft zunutze, um zum Beispiel
Konzepte für die Quanteninformationsverarbeitung zu entwickeln. Die
Verschränkung vieler sich überlagernder Zustände soll es zukünftigen
Quantencomputern erlauben, bestimmte hochkomplexe Rechenaufgaben sehr einfach
und rasch zu lösen.
Interessante Zustände
Die Wissenschafter um Rainer Blatt und Julio Barreiro vom Institut für
Experimentalphysik der Universität Innsbruck haben nun an vier miteinander
verschränkten Ionen die Dynamik der Verschränkung bis ins Detail untersucht.
Dazu haben sie analysiert, wie sich die Verschränkung ändert, während sie den
störenden Einfluss der Umgebung verstärkten. "Dadurch verändert sich die Art der
Verschränkung zwischen den Teilchen, und wir konnten eine ganze Reihe von sehr
interessanten Zuständen beobachten", erklärte Barreiro in einer Aussendung der
Uni Innsbruck.
Die Ergebnisse gehen laut Uni weit über das hinaus, was bisher durch
Untersuchungen an zwei verschränkten Teilchen bekannt war. Dies bilde eine
wichtige Grundlage für das Verständnis des quantenphysikalischen Verhaltens
vieler Teilchen, wie sie etwa auch in einem Quantencomputer zusammen wirken
könnten. Darüber hinaus vertiefe die Arbeit das Verständnis davon, wie die
Quantenwelt bei zunehmend störendem Einfluss der Umgebung in die klassische
Alltagswelt übergeht. (red/APA)
