Neuer Wiener Quantenweltrekord

1. November 2012, 20:13
  • Langzeitaufnahme eines Laserstrahls, der die Quanten "tanzen" lässt.
    foto: robert fickler, iqoqi, uni wien

    Langzeitaufnahme eines Laserstrahls, der die Quanten "tanzen" lässt.

Team um Anton Zeilinger erzeugt Verschränkung der größten Quantenzahlen

Wien - Eines der wundersamen Phänomene der Quantenphysik, das unserem Verstand am meisten Kopfzerbrechen bereitet, ist die Verschränkung. Verschränkte Teilchen verhalten sich so, als ob sie sich gegenseitig beeinflussen könnten, obwohl sie räumlich voneinander getrennt sind. Eine Forschergruppe um Anton Zeilinger von den quantenphysikalischen Instituten der Universität Wien und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften hat nun einen Versuch unternommen, die Grenzen der quantenmechanischen Verschränkung anhand von sich drehenden Lichtteilchen zu testen.

Das hat man sich in etwa so vorzustellen: Eine Eistänzerin könnte nach den Gesetzen der Quantenphysik eine Pirouette vollführen, bei der sie sich gleichzeitig nach links und rechts dreht. Zudem würde ihre Drehung mit dem Drehsinn einer zweiten, mit ihr verschränkten Tänzerin noch immer stark korreliert sein, auch wenn die beiden Tänzerinnen weit voneinander entfernt sind.

Je schneller die Quanten-Eistänzerinnen sich drehen, desto größer ist die Quantenzahl ihres Drehimpulses. "In unserem Experiment haben wir die größten jemals gemessenen Quantenzahlen von Teilchen irgendwelcher Art verschränkt. Damit haben wir einen kleinen Weltrekord aufgestellt", sagt Anton Zeilinger zum neusten Aufsatz seines Teams im Fachmagazin "Science". Hauptautor Robert Fickler ergänzt: "Einzig die limitierenden technischen Mittel bremsen uns ein, um nicht schon bald Verschränkungen von verdrehten Lichtquanten zu erzeugen, die wir vielleicht mit der bloßen Hand spüren könnten." (tasch, DER STANDARD, 02.11.2012)

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Und das zeigt wieder mal eindrucksvoll

dass die MaHü keine Fuzo werden soll. Die wiener, innsbrucker , grazer Uni und TU sind MITTEN in der Stadt, rundherum is "Action" genau das was man für Kreativität braucht. Deswegen gibts aus dem Forschungszenztrum Seibersdorf nichts bewegnedes - dort ist alles lieb und ruhig = ÖD!

STOPP DEM RUHETERROR + Zeilinger ein herzliches Dankeschön und Gratulation!!! - hab zwar keine Anhnung was Sie gemacht haben - aber es dürfte wohl von Weltgeltung sein. Ich bin stolz darauf als Nobelpreisträger mit meinen paar Steuercents ein klein wenig dazu beigetragen zu haben.

auf der mariahilfer straße gibt es aber auch kleine unis.

in einem punkt hast du sicher recht: du hast keine ahnung. ;-)

"Einzig die limitierenden technischen Mittel bremsen uns ein, um nicht schon bald Verschränkungen von verdrehten Lichtquanten zu erzeugen, die wir vielleicht mit der bloßen Hand spüren könnten."

Ich glaubs ihnen ja, aber das müsste man bitte mal erklären.

So wie das da steht, kann das niemand erklären... ;-) Hier die Presseaussendung der Uni Wien dazu: http://medienportal.univie.ac.at/presse/ak... htquanten/

Aber auch da versteht man nur Bahnhof.

Es geht um makroskopische Verschränkung, also quasi in unserer "Alltagswelt". Daher der Hinweis "mit der Hand spüren".

Dem Wissenschaftsjournalismus ist in diesem Fall für die Verwirrung gar nicht so sehr ein Vorwurf zu machen, wenn sie mit solchen Presseaussendungen der Uni arbeiten müssen.

Das Beispiel mit der Eistänzerin ist schlecht und lenkt ab. Man verliert den Faden und der Zusammenhang mit dem Experiment und der Erklärung "Makrokosmos" geht auch nicht klar hervor. Der Zeilinger hat offenbar mit dem "Weltrekord" einen Witz gemacht (Presseaussendung forumuliert "so Zeilinger schmunzelnd"). Gleichzeitig schreibt die Uni in ihrer Aussendung mehrmals von "Weltrekord", als ginge es nur darum.

mir ist auch nach dem lesen der uni-aussendung nichts klarer.
wozu braucht man sich drehende quanten? noch dazu verschränkte? und wo ist da der makrokosmos? lichtteilchen sind doch niemals makrokosmos.

das Problem

sind die EistänzerInnen - zu viele Atome auf einem Haufen (Makrokosmos; in diesem Bereich funktioniert die Quantenphysik nicht als Beispiel zur Veranschaulichung...)

des Kaiser"s neue Kleider

Für die Zweifler an der Sinnhaftigkeit von Zeilingers Arbeit sei eine neue Anwendungsmöglichkeit in der Literatur kurz erklärt.
Andersens Märchen könnte mit dieser Technik völlig neu interpretiert werden:
Die Nacktheit des Kaisers würde nur Quantentechnik Unmündigen so vorkommen- während Zeilinger und seine (chinesischen) Gefolgsleute aufgrund ihres Wissens ihn sehr wohl elegant gekleidet wahrnehmen könnten.

hab mir die Doku gerade angesehen, kannte das meiste schon von Greenes Vorträgen dank Youtube.
wirklich überrascht und schockiert hat mich neben dem üblichen quantschen Gehirnzwirbler hauptsächlich Zeilingers Aussage zum Thema Teleportieren und der philosophischen Frage "bin das dann noch ich" nachdem das Original beim "Teleportieren" (eher Kopieren) zerstört wird...

Fall für die Kripo: Wenn ich mich beame, dann mache ich eine Kopie von mir und zerstöre das Original.

Werde ich dann wegen Tötung auch verlangen angeklagt?

Gut ich habe irgendwie quasi Selbstmord begangen, aber irgendwie kann man ja die Kopie, die ja originalgetreu ist, in diesem Gedankenexperiment, dafür veratwortlich machen, da sie ja eine originalgetreue Kopie ist. Die Kopie kann auch unmöglich sich selbst ermordet haben, existiert sie doch, sie muss also jemand anderen ermordet haben, wenn auch sich selbst...

Die Urteilungsbegründung würde ich gerne lesen. Bis es zu einem Urteil kommt haben sich zwei Dutzend RichterInnen wegen Wahnsinns aufgehängt, bis sich endlich einer fand, der den Sachverhalt nicht verstanden hat und endlich ein Urteil gesprochen hat.

die frage für die richter ist: wer hats erfunden und wesen patent wurde dabei verletzt. ich mein schliesslich wird ja herum kopiert - in dem fall sogar noch schlimmer als eine raub-kopie eine mord-kopie.

ich empfehle noch immer die bücher, genauso gut, nur natürlich wesentlich detaillierter, aber auch an leihen gerichtet.

das elegante universum und der stoff aus dem der kosmos ist, diese beiden wurden eben auch im dokuformat vom herrn greene adaptiert, dennoch, das lesen ist erst richtig für einsteiger mind blowing ;)

Und wer mal etwas anderes als über den üblichen Käse der String Theorie lesen will, die seit Jahrzehnten nun schon verspricht die Weltformel bald zu haben, dem empfehle ich: * "Verborgene Universen" von Lisa Randall: http://amzn.to/PMjKFD

Randall ist die meistzitierte Physikerin (unter allen Physikern und Physikerinnen), die das Randall-Sundrum-Modell entwickelt hat. Hiebei gibt es keine kleinen weiteren Dimensionen, sondern wir sind die 4-Dimensionale Grenzflächen eines 5-Dimensionalen Universum: http://de.wikipedia.org/wiki/Rand... rum-Modell

* Oder: "Zurück vor den Urknall" von Martin Bojowald: http://amzn.to/SFuvss

Über die Schleifenquantengravitation: http://de.wikipedia.org/wiki/Schl... ravitation

Beides interessante Theorien, die auch schon mehr vorhersagbares hervorgebracht haben, als die ganze String Theory in Jahrzehnten.

Ebenfalls spannend: "Zyklen der Zeit" von Roger Penrose, allerdings keine leicht zu verdauende Kost: http://amzn.to/TzYVwc

Hochinteressant

Die praktische Bedeutung dieser Verschränkung wurde bisher nicht dargetan. Warum das Theater mit der Verschränkung. Die Möglichkeit Postpakete zu beamen bleibt hochgradige Utopie.

Hochinteressant für Quantencomputer. Und wenns die mal geben sollte, dann ist das sowas wie ein Quantensprung ( ;-) ) in der Computertechnologie.

Quantencomputer verwenden eine vollkommen andere Art des Rechnens als herkömmliche Computer. So berechnen sie mehrere Zustände gleichzeitig (gemäss den Superpositionsprinzip).

Eine effektive Suche in komplexen und großen Datenbanken ist heute noch eines der großen Probleme. Diese Aufgabe würde mit Quantencomputer revolutioniert. Beispielhaft ist hier der Grover-Algorithmus.

Faktorisierungsverfahren (wie die RSA-Verschlüsselung) ist für heutige Computer de facto unknackbar (Zeitaufwand ist superpolynomiell und subexponentiell; ausgenommen die Riemannsche Vermutung wird bewiesen), werden mit zukünftige Quantencomputer (sollte es sie geben) leicht lösbar sein (Zeitaufwand ist polynomiell). Beispielhaft ist hier der Shor-Algorithmus.

Sollte eine Antwort auf @irata sein, ein Posting weiter unten.

Was kann ein Quantencomputer, außer schneller rechnen? Reelle Zahlen?
Oder ist er gar schneller als ein Analogcomputer?

Hochinteressant

Die praktische Bedeutung dieses Rades wurde bisher nicht dargetan. Warum das Theater mit dem Rad. Die Möglichkeit Postpakete auf Rädern zu transportieren bleibt hochgradige Utopie.

Beschaemend

Die praktische Bedeutung von Grundlagenforschung wurde schon mehrfach dargetan, warum immer noch das Theater von Ihnen? Die Moeglichkeit Zeug das Sie nicht kapieren wollen trotzdem nicht mit einfaeltigen Kommentaren zu versehen bleibt hochgradige Utopie.

z.B. Kryptographie

Bewiesen abhörsicherer Übertragungskanal für Schlüssel.

RSA-Verschlüsselung ist de facto auch nicht knackbar. Und die Elliptic Curve Cryptography ist noch eine Stufe sicherer. Das größte Problem ist allerdings immer die technische Umsetzung.

Und das wird bei der Quantenkryptographie nicht anders sein.

Und auch für die Quantenkryptographie wurden schon Methoden entwickelt, unbemerkt zu lauschen. MIttels Lasermedium und stimulierter Emission. Es ist auch schon ein Abhören einer quantenkryptographischen Verbindung gelungen:

* http://www.nature.com/nphoton/j... 0.214.html

* http://www.nature.com/news/2010... 36.html#B1

Auch lösen sich nicht alle Probleme mit der Quantenkryptographie: http://www.ethlife.ethz.ch/archive_a... phie/index

Nicht alles dem Zeilinger glauben, der will sein Zeug auch verkaufen... ;-)

Danke für die Links, doch die conclusion von den papers war doch, das sich um eine Sicherheitslücke handelt die sich leicht schließen lässt.

RSA hingegen ist einfach eine Berechnung die lange dauert, aber Rechner werden schneller.

RSA stösst langsam an seine Grenzen. Hierbei ist nicht die Verschlüsselung selbst das Problem. Es ist uneffizent wenn ich irgendwann mit 64-kBit Schlüsseln arbeiten muss. Die Elliptic Curve Verschlüsselung ist da effektiver. Die Berechnung des

Logarithmus in elliptischen Kurven ist weit schwerer als die der Faktorisierung ganzer Zahlen.

De facto haben wir für die mittlere Zukunft schon unsere sichere Verschlüsselungsmethode (ich lass mal Quantencomputer aus dieser Überlegung weg).

Theoretisch. Theoretisch bräuchte sich daher kein Geheimdienst mehr RSA-verschlüsselte Mails ansehen - sie tun es trotzdem.

Und das liegt nicht an der Schwäche der Verschlüsselung, sondern an der Schwäche der technischen Umsetzung. Das ist noch immer die größte Schwäche von Verschlüsselungen.

Und so ists auch bei der Quantenkryptographie (QK). Die technische Umsetzung wird die Schwäche sein. Die Links sind nur einfache, erste Beispiele. Die QK steht am Anfang, die Angriffsmethoden ebenso.

Wenn MathematikerInnen, theoret. (Quanten-) InformatikerInnen davon sprechen, dass eine Methode bewiesen sicher ist, sollte man nie vergessen was das bedeutet. MathematikerInnen sprechen von "sicher", wenn der Zeitaufwand für das Entschlüsseln

wie bei RSA bzw. ECC - superpolynomiell ist. Aber nicht zwingend exponentiell (RSA ist subexponentiell). Der Aufwand ist dann derart hoch, dass es sich nicht lohnt.

Ähnlich wenn PhysikerInnen von sicher sprechen, dann meinen sie, dass theoretisch die Methode sicher ist.

Vorraussetzung ist immer, dass unter den "bestmöglichen" Umständen die Verschlüsselung erfolgt.

Als Franz Fuchs ein verschlüsseltes Bekennerschreiben verfasste (RSA) hat er zufällig Primzahlen verwendet, für die es einen einfachen und schnellen Algorithmus gibt. "Bestmöglich" lautet daher auch, dass solche Fälle nicht eintreten können.

Auch kann theoretische Sicherheit kaum (programmier-) technisch umsetzbar. Quantenkrypt. ist daher nur so sicher wie die Umsetzung.

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