Wie Informationsspeicherung in Quantensystemen ablaufen kann

10. September 2014, 12:49
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Deutsche Forscher untersuchen Mechanismen für Quantenschwebungen

Saarbrücken - Weltweit arbeiten Wissenschafter an Methoden, Daten in einzelnen Teilchen wie Atomen oder Elektronen zu speichern und mit einzelnen Photonen zu übertragen. Nun berichtet die Universität des Saarlandes von neuen Erkenntnissen, wie diese Art der Informationsspeicherung ablaufen kann.

Physiker um Michael Schug und Jürgen Eschner haben in einem Versuch ein einzelnes Kalziumatom mit Licht angeregt, so dass es zwei energetisch höhere Zustände gleichzeitig einnimmt. Das Elektron gelangt also in einen quantenmechanischen Überlagerungszustand, in welchem Information gespeichert ist. Die Studie dazu wurde in der Fachzeitschrift "Physical Review A“ veröffentlicht.

Quantenschwebung

Im weiteren Verlauf des Experiments zerfallen die Zustände und geben ein Lichtteilchen als Welle wieder ab. Weil aber die beiden Wellen aus dem Überlagerungszustand in minimal unterschiedlichen Frequenzen schwingen, erzeugen sie eine sogenannte Quantenschwebung. Schug vergleicht den Effekt mit zwei Stimmgabeln, die mit geringfügig unterschiedlicher Frequenz schwingen.

Den Saarbrücker Forschern ist es im Experiment gelungen, nachzuweisen, dass es zwei unterschiedliche Mechanismen für Quantenschwebungen gibt, die entweder durch die Lichtanregung oder durch den Zerfall zustande kommen können. Identifizierung und vor allem Kontrolle dieser Mechanismen ist die Voraussetzung dafür, die im Überlagerungszustand gespeicherte Information zuverlässig wieder zurückzugewinnen und sie mit dem Lichtteilchen an ein anderes Quantensystem zu übertragen: eine Grundlage für die Entwicklung künftiger Informationstechnologien. (red, derStandard.at, 10. 9. 2014)

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