Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Stille gibt es nicht

08.05.2008
Der österreichische Physiker Professor Jörg Schmiedmayer hat mit seiner Arbeitsgruppe an der Heidelberger Ruprecht-Karls-Universität das Quanten-Rauschen gemessen - Grundlagenforschung für den Quantencomputer der Zukunft. Die absolute Stille gibt es nicht.

Immer ist ein, wenn auch noch so leises Rauschen vorhanden, selbst in der Welt der Quanten. Wie lässt sich dieses messen? Was in unserer "normalen" Welt nicht besonders schwierig ist, wird in der uns fremden Quantenwelt eine komplizierte Angelegenheit.

Der Physiker Jörg Schmiedmayer vom Atominstitut der Österreichischen Universitäten hat zusammen mit seiner Arbeitsgruppe an der Heidelberger Ruprecht-Karls-Universität und US-amerikanischen Kollegen jedoch in einem Experiment, das in der Online-Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift "Nature Physics" veröffentlicht wurde, dieses Quanten-Rauschen gemessen.

Für dieses Experiment verwendeten die Wissenschaftler ein paar tausend Rubidium-Atome, die bis auf wenige Nanograd an den absoluten Nullpunkt von -273,15 Grad Celsius abgekühlt wurden. Bei dieser Temperatur nehmen die Atome den Zustand des so genannten Bose-Einstein-Kondensats (BEC) ein. Die einzelnen Teilchen verlieren dabei ihre Identität, sie verhalten sich wie ein riesiges Superatom und bewegen sich sozusagen im Gleichklang.

... mehr zu:
»Physik »Quanten-Rauschen

Das Quanten-Rauschen sorgt aber dafür, dass dieser Gleichklang ab einer gewissen Menge von Atomen gestört wird. Diesen Umstand machten sich die Physiker in ihrem Experiment zu Nutzen, indem sie zwei Ketten von Rubidium-Atomen im Zustand des BEC zur Interferenz brachten und das dabei entstehende Interferenzmuster mit einem Laser beleuchteten und fotografierten. Die Interferenzbilder zeigen die Störungen des Gleichklangs der beiden Ketten in Form von in Wellenlinien verbogenen Mustern anstatt gerader Streifen bei völliger Harmonie der Teilchen.

"Selbst bei diesen niedrigen Temperaturen ist es schwierig, das thermische Rauschen von dem fundamentalen Quanten-Rauschen zu unterscheiden", erläutert Jörg Schmiedmayer eine weitere Problematik des Experimentes. Denn die bei dem Experiment noch vorhandene Temperatur von weniger als einem millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt verursacht immer noch ein thermisches Rauschen. Mit Hilfe von statistischen Auswertungen der Bilder ist es den Wissenschaftlern nun jedoch erstmals gelungen, thermisches Rauschen und echtes Quanten-Rauschen voneinander zu trennen.

Derartige Grundlagenarbeiten könnten vielleicht in Zukunft bei der Entwicklung eines Quantencomputers von Bedeutung sein. "Wenn man ein Quantensystem haben will, das rechnet, dann wird alles noch viel komplizierter", betont Jörg Schmiedmayer und weist darauf hin, dass das jetzt vorgestellte Experiment es ermöglicht zu erkennen, wie sich Quanteneigenschaften selbst zerstören können. Eine wichtige Voraussetzung, um vielleicht irgendwann einmal einen Quantencomputer zu bauen. "Wahrscheinlich muss aber erst noch die entsprechende Technologie dafür entwickelt werden, wie das die Halbleiter-Technologie für die heutigen Computer ist", schränkt der Physiker Schmiedmayer ein.

Stefan Zeeh

Rückfragen bitte an:
Professor Dr. Jörg Schmiedmayer
Atominstitut der Österreichischen Universitäten
Stadionallee 2
A-1020 Wien
Österreich
Tel. +43 1 58801-14101
jschmied@ati.ac.at
allgemeine Rückfragen von Journalisten auch an:
Dr. Michael Schwarz
Pressesprecher der Universität Heidelberg
Tel. 06221 542310, Fax 542317
michael.schwarz@rektorat.uni-heidelberg.de
Irene Thewalt
Tel. 06221 542310, Fax 542317
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Dr. Michael Schwarz | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de/presse

Weitere Berichte zu: Physik Quanten-Rauschen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin
23.01.2017 | Ferdinand-Braun-Institut Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik

nachricht Einblicke ins Atom
23.01.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie