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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Kohärenz-Zerfall eines Quantensystems beobachtet |
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| | | Österreichische Quantenphysiker haben erneut eine wichtige Studie publiziert. Darin beschreiben sie den Zerfall der sogenannten Kohärenz zweier ursprünglich völlig im Gleichklang schwingender Quantensysteme. |
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Von ihren Experimenten mit ultrakalten Rubidium-Atomen berichten Jörg Schmiedmayer und Thorsten Schumm vom Atominstitut der österreichischen Universitäten in Wien sowie Igor Lesanovsky vom Institut für Theoretische Physik in Innsbruck und Heidelberger Kollegen.
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Die Studie "Non-equilibrium coherence dynamics in one-dimensional Bose gases" ist in "Nature" (Bd. 449, S. 324; 20.9.07) erschienen. |
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 Nature |
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Bizarre Phänomene der Quantenwelt |
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Die Physik von Quanten, einzelnen Teilchen und Quantensystemen funktioniert teilweise völlig anderes, als die Physik des Alltags.
In den Grundzügen wurde die Quantenphysik bereits in der ersten Hälfte des vorigen Jahrhunderts formuliert, doch bis heute arbeiten Wissenschaftler an der genauen Erforschung.
Auch wenn es bereits praktische Anwendungen wie etwa die Quantenkryptografie gibt, bleibe noch viel zu tun, so Schmiedmayer.
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Dekohärenz im Visier |
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Dekohärenz ist eines der grundlegenden Phänomene der Quantenphysik. Dabei gehen in Experimente ursprüngliche Verschränkungen von zwei oder mehr Quanten verloren.
Und zwar nicht, weil die Experimentatoren schlampig gearbeitet haben, sondern weil das in dem so präparierten System so sein muss und auch den theoretischen Vorhersagen der Quantenphysik entspricht.
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Frischzellenkur für Quanten
In der Theorie sollte die Verschränkung zweier Quanten zwar über unbestimmte, also beliebige Distanzen wirken, in der Praxis lässt die Qualität der Verschränkung aber mit zunehmender Entfernung der Teilchen nach. Dieser Qualitätsverlust wird durch die sogenannte Dekohärenz verursacht. Im Jahr 2003 hat ein Team um Anton Zeilinger gezeigt, wie man diesen "Verschränkungsverlust" reduzieren kann: Sie unterzogen verschränkte Paare von Lichtteilchen der sogenannten Quantenpurifikation, einer Art "Frischzellenkur". |
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Mehr dazu in: Verschränkte Teilchen in der Reinigung |
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Gleich schwingende Atome ... |
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Für ihre Experimente haben Schmiedmayer und sein Team Rubidium-Atome bis nahe an den absoluten Nullpunkt abgekühlt und in den Zustand des sogenannten Bose-Einstein-Kondensats (BEC) gebracht.
In diesem Zustand schwingen alle Atome wie eine Kompanie von Gardesoldaten im absoluten Gleichschritt. Die Fallen, in denen die Atome gefangen wurden sind speziell so gestaltet, dass die Teilchen sich nur einer Dimension bewegen können.
Für Ihre Experimente verwendeten die Physiker nun einen Trick der Ihnen zum ersten Mal vor zwei Jahren in Heidelberg gelungen ist: Das ursprünglich erzeugte BEC wurde auf zwei - immer noch im Gleichritt schwingende Teile - in zwei Fallen aufgeteilt.
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... geraten blitzschnell durcheinander |
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Über den zeitlichen Verlauf der Interferenz-Erscheinungen, ausgelöst von Materiewellen, konnten die Wissenschafter nun erstmals beobachten wie der anfängliche Gleichschritt der beiden getrennten Atomwolken innerhalb von wenigen Millisekunden durcheinandergeriet.
Die Messungen und Beobachtungen erlauben einen weiteren Blick in die grundlegenden Eigenschaften der Quantenwelt, so Schmiedmayer. Solch Erkenntnisse sind nicht zuletzt dazu nötig, um dem vielzitierten Quantencomputer wieder einen Schritt näher zu kommen.
[science.ORF.at/APA, 19.9.07]
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Mehr zu dem Thema in science.ORF.at:
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01.01.2010 |
