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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Quantencomputer-Rekord: Sechs Photonen verschränkt |
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| | | Chinesischen Physikern ist es erstmals gelungen, sechs Lichtteilchen miteinander zu verschränken. Das bedeutet Weltrekord in der Klasse der so genannten Einweg-Quantencomputer. |
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Die Arbeit besitzt einige Anknüpfungspunkte zu Österreich: Das Konzept für die Experimente lieferte Otfried Gühne, der am Innsbrucker Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) bei Theoretiker Hans Briegel arbeitet. Und Jian-Wei Pan, der Chef der chinesischen Arbeitsgruppe, arbeitet wiederum einige Jahre im Team von Anton Zeilinger an der Uni Wien.
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"Experimental entanglement of six photons in graph states" von Chao-Yang Lu et al. erschien in "Nature Physics" (doi: 10.1038/nphys507). |
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 Abstract |
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Verschränkung als Herzstück |
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Verschränkte Photonen gelten als Herzstücke des so genannten 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.
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Bisheriger Rekord: fünf verschränkte Teilchen |
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Verschränkung ist ein Phänomen aus der Quantenwelt, das an Magie erinnert. Tatsächlich gibt es im täglichen Leben der Makrowelt nichts Vergleichbares. 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.
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Das unsichtbare Band |
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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.
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Eine Möglichkeit von vielen |
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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.
[science.ORF.at/APA, 15.1.07]
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01.01.2010 |
