Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantenlogik für eine neue Generation von Atomuhren

21.09.2006
Innsbrucker Forscher entwickeln Grundlagen für noch genauere Atomuhren.

Der Fluss der Zeit kann mit Hilfe von Atomuhren sehr genau gemessen werden. Doch für viele Anwendungen und Grundlagenexperimente suchen Wissenschaftler nach immer neuen Möglichkeiten, atomare Schwingungsfrequenzen noch präziser zu bestimmen. Experimentalphysiker um Dr. Christian Roos haben nun ein Experiment durchgeführt, in dem quantenmechanisch verschränkte Atome für genauere Zeitmessungen verwendet werden. Darüber berichten sie in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift NATURE.

Die Innsbrucker Experimentalphysiker um Univ.-Prof. Dr. Rainer Blatt arbeiten seit Jahren sehr erfolgreich an den Grundlagen eines zukünftigen Quantencomputers. Erst im Vorjahr gelang den Forschern die Erzeugung des weltweit ersten ‚Quantenbytes’. Diese Erkenntnisse werden nicht nur die Zukunft der Informationsverarbeitung revolutionieren, der Einsatz von Quantenlogik verspricht auch Anwendungen für den Bau neuer Atomuhren. Schon jetzt wird die Zeit in Atomuhren über die Schwingungsfrequenz von einzelnen Atomen bestimmt. Die Genauigkeit dieser Uhren ist durch äußere Störungseinflüsse wie elektrische Felder begrenzt. Die Forscher um Christian Roos und Rainer Blatt haben nun ein System aus zwei verschränkten Kalzium-Ionen (40Ca+) entwickelt, das die Störanfälligkeit einzelner Atome umgeht. Sie nutzten dabei ihre Erfahrungen aus der Entwicklung von Quantencomputern. „In Systemen aus zwei oder mehr verschränkten Teilchen lassen sich Klassen von Zuständen finden, die unempfindlich gegen bestimmte Arten von Störungen sind“, erklärt Dr. Roos. „Diese so genannten dekohärenzfreien Unterräume sind wichtig für den Bau von Quantencomputern, müssen dort doch die empfindlichen Quantenzustände vor schädlichen Einflüssen aus der Umgebung geschützt werden. Diese dekohärenzfreien Sphären nutzen wir nun auch für unsere Messungen der Zeit.“

Verschränkung erlaubt noch exaktere Messung

... mehr zu:
»Atom »Atomuhr »Quantenlogik

„In unserem Experiment zeigen wir, dass quantenmechanische Zustände, die für die Messung der Zeit interessant sind, sehr stabil sein können“, erklärt Dr. Christian Roos vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) in Innsbruck. Der Wissenschaftler misst die Zeit noch nicht direkt, er verwendet diese Zustände zur Messung einer atomaren Eigenschaft, des so genannten elektrischen Quadrupolmoments in einem Kalziumion. Für Atomuhren ist diese elektrische Größe sehr wichtig, denn sie bestimmt, wie stark äußere, elektrische Felder die Zeitmessung stören können. Deshalb sind in den letzten Jahren die Quadrupolmomente für eine Reihe von Atomen bestimmt worden. „Unsere Messung ist fast um den Faktor 10 genauer als alle bisherigen Messungen“, erklärt Roos, „und dies obwohl das störende Rauschen bei den verwendeten Kalziumionen viel stärker ist.“ In naher Zukunft wollen die Innsbrucker Physiker das Verfahren für eine genauere Bestimmung der Schwingungsfrequenz im Kalziumion verwenden, um damit eine verbesserte Zeitmessung zu erreichen.

Durchgeführt wurde dieses Experiment am Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck. Unterstützt wurden die Wissenschaftler dabei vom Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF), der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und der Europäischen Union.

Dr. Christian Roos | IQOQI
Weitere Informationen:
http://www.quantumoptics.at
http://www.oeaw.ac.at

Weitere Berichte zu: Atom Atomuhr Quantenlogik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Nanoinjektion steigert Überlebensrate von Zellen
22.02.2017 | Universität Bielefeld

nachricht Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung
21.02.2017 | Forschungszentrum Jülich

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: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ursache für eine erbliche Muskelerkrankung entdeckt

22.02.2017 | Medizin Gesundheit

Möglicher Zell-Therapieansatz gegen Zytomegalie

22.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Meeresforschung in Echtzeit verfolgen

22.02.2017 | Geowissenschaften