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Stehen Quantentechnologien bereits vor der Tür? Neue Studien sagen, es ist wahrscheinlich!

Bis vor kurzem dachten Wissenschaftler, dass Quanten-Verschränkung, wenn also Teilchen wie Photonen und Elektronen physikalisch interagieren und dann getrennt werden, erforderlich ist, um einen Quanten-Computer zu betreiben. Aber obwohl Verschränkung, ein Phänomen, welches Ein...

Bis vor kurzem dachten Wissenschaftler, dass Quanten-Verschränkung, wenn also Teilchen wie Photonen und Elektronen physikalisch interagieren und dann getrennt werden, erforderlich ist, um einen Quanten-Computer zu betreiben. Aber obwohl Verschränkung, ein Phänomen, welches Einstein als "spukhafte Aktion in der Ferne" verspottet hatte, sich im Labor unter fast idealen Bedingungen erzielen lässt, ist dieser Prozess außerhalb des Labors fragil und vergänglich, und daher nicht ideal. Jetzt haben Forscher erkannt, dass Verschränkung nicht immer notwendig ist, denn in den letzten Jahren wurden neue Beispiele für Technologien entdeckt, bei denen ein Quantenzustand auch ohne Verschränkung erreicht wird. Eine neue Studie von Forschern in Australien, Singapur und dem Vereinigten Königreich, die in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlicht wurde, hat sich auf eine Technologie namens Quanten-Discord konzentriert. Dieses Phänomen, das viel robuster und leichter zugänglich als Verschränkung ist, kann also auch einen Quantenzustand liefern: es ließe sich nutzen, um Quanten-Technologien in eine nähere Reichweite zu bringen, als man bisher annahm. Aber woher bekommt der Quanten-Discord seine Quanten-Energie? Das war die Frage, welche das internationale Team beantworten wollte, und seine Ergebnisse zeigen, dass eine direkte Verbindung zwischen Quanten-Energie und Quanten-Discord existiert. Einer der Autoren der Studie, Mile Gu von der National University of Singapore (NUS), kommentiert: "Wir haben gezeigt, dass Quanten-Discord eine Quelle ist, die wir mit den richtigen Quantentools erschließen können." Durch Kodieren von Information auf Laserlicht, um die Entriegelung dieser Quanten-Quelle zu demonstrieren, zeigten die Forscher, dass es möglich ist, mehr Informationen mithilfe des Quanten-Discords abzurufen also ohne diesen. Ein weiterer Autor der Studie, Ping Koy Lam von der Australian National University (ANU), verglich das Experiment mit der "Decodierung von Musik aus einer gleichzeitigen AM / FM Radiosendung Sendung, die durch Statik stark gestört ist". Sie fanden heraus, dass Discord einer gemeinsamen Quanten-Statik ähnlich ist und dass mehr 'Musik' aus dieser gleichzeitigen Sendung mit den richtigen Quantenwerkzeugen extrahiert werden kann. Quanten-Discord ist in vielen Systemen präsent und könnte früher als unerwünschtes Rauschen charakterisiert worden sein, so dass einige Wissenschaftler sich skeptisch hinsichtlich seines potenziellen Nutzens äußern, aber diese neuen Ergebnisse legen etwas anderes nahe. Das durchgeführte Experiment wird nicht als Quantenrechnen betrachtet, aber es zeigt, dass Discord ein Potential hat, das für Quantentechnologien freigeschaltet werden kann. Die Forscher suchen nun nach anderen Aufgaben, die durch Quanten-Discord unterstützt werden könnten. Es wird gehofft, dass Discord sich als ein einfacherer Weg zu zukünftigen Quantencomputertechnologien erweisen wird als Verschränkung. Ping Koy Lam unterstreicht, dass ihre Studie "auf die Möglichkeit hindeutet, dass die Anforderungen an bestimmte Quantentechnologien gelockert werden könnten". Eine weitere Studie in der gleichen Ausgabe von Nature Physics zeigt auch, dass für die Quanteninformationwissenschaften weniger anspruchsvolle Ressourcen verwendet werden können. An der Studie beteiligten sich Forscher aus Österreich, Singapur und dem Vereinigten Königreich, und sie wurde durch zwei EU-Finanzhilfen unterstützt. Eine stammt aus dem Projekt Q-Essenz ("Quantum interfaces, sensors and communication based on entanglement"), das in der Höhe von 4,7 Mio. EUR unter dem Themenbereich Informations-und Kommunikationstechnologien des Siebten Rahmenprogramms der EU-Programm finanziert wurde (RP7). Q-Essenz, das bis 2013 läuft, bringt Forscher aus Australien, Österreich, Dänemark, Deutschland, Italien, den Niederlanden, Polen, Slowakei, Spanien, Schweiz und dem vereinigten Königreich zusammen. Weitere Unterstützung kam auch aus eines Finanzhilfe für erfahrene Forscher des Europäischen Forschungsrats (Advanced Grant) in Höhe von 1,75 Mio. EUR, mit der einer der Autoren der Studie, Anton Zeilinger von der Universität Wien, für sein Projekt QIT4QAD (''Photonic quantum information technology and the foundations of quantum physics in higher dimensions") unterstützt wurde.Weitere Informationen sind abrufbar unter: National University of Singapore: http://www.nus.edu.sg/

Länder

Österreich, Australien, Schweiz, Deutschland, Dänemark, Spanien, Italien, Niederlande, Polen, Singapur, Slowakei, Vereinigtes Königreich

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