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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Erste Verschränkung von Atomen und Photonen |
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Das berichtet ein Team um den aus Österreich stammenden Physiker Harald Weinfurter, der an der Universität München und am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching (Deutschland) tätig ist.
Bisher konnte die Verschränkung von Photonen, Atomen oder Ionen untereinander nachgewiesen und auch schon für verschiedene Experimente eingesetzt werden.
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Die Studie "Observation of Entanglement of a Single Photon with a Trapped Atom" von Jürgen Volz et al. erschien in den "Physical Review Letters" (Band 96, 030404; doi: 10.1103/PhysRevLett.96.030404) veröffentlicht. |
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 Zum Abstract |
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Unsichtbare Fernwirkung |
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Zwei - oder auch mehr - verschränkte Teilchen weisen die Besonderheit auf, dass sie wie mit einem unsichtbaren Faden verbunden bleiben. Dabei können sich die Teilchen theoretisch beliebig weit von einander entfernen. Manipuliert man eines der beiden Quanten, so hat das augenblicklich auch Auswirkungen auf das Geschwisterteilchen.
Neben den Grundlagenforschern verfolgen auch Technologen die Versuche mit Interesse. Die Verschränkung kann und wird mittlerweile auch für die Verschlüsselung von Daten verwendet werden.
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Atom in der Falle |
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Um die Verschränkung eines Atoms mit einem bestimmten Lichtteilchen nachweisen zu können, mussten die Physiker zuerst ein einzelnes Atom isolieren. Im konkreten Fall war es ein Rubidium-Atom, das aus einem Gas isoliert wurde.
Die Falle, in der das Atom nach mehreren Schritten mittels Laser eingesperrt werden konnte, war exakt zwei Mal drei Mikrometer groß (ein Mikrometer ist der tausendste Teil eines Millimeters).
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Anregung und Abstrahlung
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"Diese Falle ist genau so dimensioniert, dass nur ein Atom darin Platz hatte, beim Vorhandensein eines zweiten Atoms hätten sie sich gegenseitig rausgekickt", berichtete Weinfurter gegenüber der APA.
Anschließend bestrahlten die Physiker das einsame Rubidium-Atom um es anzuregen. Jedes Mal, wenn ein Atom aus dem angeregten in den Normalzustand geht, sendet es ein Lichtteilchen aus, ein Vorgang der etwa in jeder Leuchtstoffröhre zur Lichterzeugung genutzt wird.
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Verschränkung nachgewiesen |
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Durch die Isolierung gelang es Weinfurters Mitarbeitern, einem bestimmten Photon genau sein Ursprungs-Atom zuzuordnen, nun musste nur noch die Verschränkung festgestellt werden.
Bei den Experimenten bestimmten die Wissenschaftler die so genannte Polarisation, die Schwingungsebene des Photons und einen der Polarisation vergleichbaren, magnetischen Zustand des Atoms.
Tatsächlich zeigte sich, wie auch etwa bei der Verschränkung zweier Lichtteilchen, dass eine Manipulation am Photon augenblicklich eine Auswirkung auf das Atom hatte und umgekehrt.
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Vision: Datentransfer für Quantencomputer |
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Weinfurter glaubt, dass verschränkte Atom/Photon-Paare etwa für Quantencomputer oder den Informationsaustausch zwischen solchen Rechnern ideal wären. So stellt das Atom den stabilen Partner dar, der etwa in einem Standgerät beheimatet ist. Das Photon könnte dagegen auf die Reise geschickt werden und so Datentransfer ermöglichen.
[science.ORF.at/APA, 17.2.06]
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Mehr zu diesem Thema in science.ORF.at:
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01.01.2010 |
