Sechsfache Photonen-Verschränkung in China

23. Jänner 2007, 14:18
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Leitender Wissenschafter Jian-Wei Pan ist ein ehemaliger Schüler von Anton Zeilinger

London/Innsbruck/Wien - Chinesischen Wissenschaftern ist es erstmals gelungen, sechs Lichtteilchen, Photonen, mit einander zu verschränken. Jian-Wei Pan von der Universität Hefei, ein ehemaliger Schüler von Anton Zeilinger (Uni Wien), hält damit derzeit den Größenrekord für den so genannten "Einweg-Quantencomputer". Das Konzept für die Experimente lieferte Otfried Gühne, der am Innsbrucker Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) bei Theoretiker Hans Briegel arbeitet.

Verschränkte Photonen gelten als Herzstücke des Einweg-Quantencomputers. Dieses Konzept wurde von Briegel vorgeschlagen und von Zeilinger erstmals experimentell verwirklicht. Die Bezeichnung "Einweg" kommt daher, weil die Photonen bei jeder Messung verbraucht und dadurch vernichtet werden. Daher ist es auch speziell für den Einweg-Quantencomputer wichtig, eine möglichst große Zahl an verschränkten Teilchen als Ausgangssituation zu haben. Pan hat die Verschränkung von sechs Photonen erreicht, indem er zuerst drei Paare erzeugte, die dann gleichsam fusioniert wurden.

Jenseits unseres Alltagsverständnisses

Verschränkung ist ein Phänomen aus der Quantenwelt, für das es im täglichen Leben der Makrowelt keine Entsprechung gibt. Zwei - oder auch mehr - verschränkte Teilchen sind stets wie mit einem unsichtbaren Faden verbunden. Dabei können sich die Teilchen theoretisch beliebig weit voneinander entfernen. Manipuliert man eines der beiden Quanten, so hat das augenblicklich auch Auswirkungen auf das Geschwisterteilchen.

Diese Eigenschaft nutzen die Physiker neuerdings aus, um Rechnungen durchzuführen und die Photonen als Quantencomputer zu nutzen. Je mehr verschränkte Teilchen zur Verfügung stehen, desto komplexer können die Rechnungen werden. Bisher gelang die Verschränkung von fünf Photonen.

Viele Wege führen zum Quantencomputer ... vielleicht

Der Quantencomputer gilt nicht zuletzt als etwas Besonderes, weil der Zustand - etwa die Schwingungsebene - eines Teilchens nach den Gesetzen der Quantenphysik vor der Messung nicht festgelegt ist. Vielmehr handelt es sich um eine Überlagerung aller möglicher Zustände. Erst durch eine Messung wird der Zustand des Teilchens und der verschränkten Geschwister festgelegt.

Der Einweg-Computer ist nur ein möglicher Ansatz für einen Quantencomputer. Innsbrucker Forscher arbeiten anstatt mit Photonen beispielsweise mit Ionen, Überlagerung und Verschränkung sind auch dabei die Schlüssel zur Funktion des ganzen Systems. Physiker sind sich einig, dass der Quantencomputer erst ganz am Anfang steht, ob daraus jemals ein Gerät vergleichbar mit einem PC entsteht, ist fraglich. (APA)

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