Quantenspeicher bei Zimmertemperatur

8. März 2006, 15:14
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Schwingender Spiegel genutzt: Theoretische Berechnungen unter anderem am Institut für Experimentalphysik in Wien durchgeführt

Wien - Einen Kandidaten für einen so genannten Quantenspeicher bei Zimmertemperatur haben Physiker um Vlatko Vedral (University of Leeds, Großbritannien) in der renommierten Wissenschaftszeitschrift Physical Review Letters (Vol. 96 060407) präsentiert. Der Speicher ist ein Spiegel, dessen Schwingungen mit Photonen verschränkt werden können. Die theoretischen Berechnungen wurden von Vedral und Aires Ferreira unter anderem am Institut für Experimentalphysik der Universität Wien durchgeführt.

Verschränkung ist ein Phänomen aus der Quantenwelt, das - ins tägliche Leben übertragen - an Hexerei erinnert. Verschränkte Teilchen, etwa Lichtteilchen (Photonen), sind wie über einen unsichtbaren Faden miteinander verbunden. Manipuliert man eines der beiden Quanten, so hat das augenblicklich auch Auswirkungen auf das Geschwisterteilchen; egal welche Entfernung zwischen den beiden liegt.

Verschränkung eifrig beforscht

Am Institut für Experimentalphysik in Wien beschäftigen sich die Wissenschafter um Anton Zeilinger seit Jahren vor allem mit verschränkten Photonen. Sie setzten die Verschränkung auch praktisch ein, etwa um Daten abhörsicher zu verschlüsseln. Es gibt auch Überlegungen und praktische Versuche, dieses Phänomen auch für einen so genannten Quantencomputer einzusetzen.

"So lange man nur Photonen verschränkt, spielt die Temperatur bei den Experimenten keine Rolle, denn Lichtteilchen haben keine Temperatur", erklärte Markus Aspelmeyer vom Institut für Experimentalphysik der Uni Wien. Anders wird es allerdings, wenn massereiche Teilchen ins Spiel kommen. Diese Teilchen geben bei normalen Temperaturen Wärme und somit Information ab und verlieren damit ihre Quanteneigenschaften, wie etwa eine Verschränkung. Versuche, beispielsweise Atome untereinander oder mit Lichtteilchen zu verschränken, laufen daher meist bei extrem niedrigen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt ab.

Photon und Phonon

Vedral uns seine Kollegen haben deshalb eine Verschränkung von Photonen mit Schwingungen eines Spiegels vorgeschlagen. Vereinfacht gesagt, gibt es auch von einer Schwingung quasi eine kleinste Einheit, nämlich das so genannte Phonon. Wie auch das Photon besitzt das Phonon Quanteneigenschaften und kann mit diesem auch verschränkt werden.

Laut den Berechnungen der Physiker ist es auch nicht nötig, das System zu kühlen, es funktioniert auch bei hohen Temperaturen, was die Sache erheblich vereinfacht. "Die Sache ist insofern sehr interessant, als der Spiegel als möglicher Baustein für einen Quantencomputer in Frage kommt". Praktische Experimente zu den Berechnungen von Vedral und Ferreira sind jedenfalls in Wien derzeit noch nicht geplant. (APA)

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