Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hier werden Informationen teleportiert

30.10.2006
Wissenschaftlern der Heidelberger Ruprecht-Karls- Universität gelang die Teleportation eines Zweiteilchenzustandes - Ein weiterer Schritt in Richtung Quantenkommunikation und Quantencomputer

Teleportation - was vor einigen Jahren noch in den Bereich von Science Fiction-Romanen gehörte, gelang erstmals vor nicht ganz zehn Jahren verschiedenen Arbeitsgruppen aus Wien, Rom und den USA für Lichtteilchen, also Photonen.

In zahlreichen weiteren Experimenten zur Teleportation wurde die Information über den quantenmechanischen Zustand eines einzelnen Photons nicht nur unter Laborbedingungen, sondern auch innerhalb eines Gebäudes oder sogar über eine Entfernung von 600 Meter teleportiert. Wissenschaftlern um Dr. Jian-Wei Pan von der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg ist es nun gelungen, den Zustand zweier verschränkter Photonen zu teleportieren (Zhang, Q. et al., Nature physics, Oktober 2006, Vol. 2). Das Heidelberger Experiment zeigt mit der Teleportation eines Zweiteilchenzustandes, dass auch die Informationen komplexerer Systeme teleportiert werden können.

M.Sc. Alexander Goebel vom Physikalischen Institut vergleicht die Teleportation mit der Geschichte um einen Mann, der mit einem verschlossenen Koffer von Frankfurt nach New York reist. In den USA angekommen stellt er fest, dass er den Kofferschlüssel zu Hause vergessen hat. Unter klassischen Bedingungen ist das Problem schnell gelöst; er lässt sich eine Skizze des Schlüssels via Fax nachschicken und kann diesen sofort duplizieren. Benötigt man zum Öffnen des Koffers jedoch den Quantenzustand des Schlüssels, beispielsweise eines Photons, ist dies nicht mehr möglich. Dies ist eine Konsequenz der Gesetze der Quantenmechanik, die es unmöglich machen den Zustand eines unbekannten Systems beliebig genau zu messen bzw. diesen zu kopieren.

Um dieses Problem zu umgehen, bedient man sich zweier verschränkter Hilfssysteme (Photonen). Verschränkt bedeutet, dass die beiden Photonen nicht unabhängig voneinander beschrieben werden können. So steht beispielsweise die Polarisation der Photonen bei ihrer Entstehung noch nicht fest. Wird jedoch für das eine Photon eine vertikale Polarisation gemessen, so ist für das andere Photon automatisch eine horizontale Polarisation festgelegt, und umgekehrt. Dies ist sogar der Fall, wenn sich die einzelnen Photonen nach einiger Zeit an räumlich weit getrennten Orten befinden. Mit Hilfe dieser beiden Photonen und eines zusätzlichen klassischen Kanals wie etwa eines Telefons, ist es möglich den Quantenzustand des Schlüsselphotons in die USA zu übertragen.

Auf dem etwa zwei mal zwei Meter großen Labortisch stellt sich das Experiment natürlich viel komplizierter dar. Laser, Spiegel, Filter und Kristalle sind hier in einer bestimmten Reihenfolge und mit festgelegten Abständen aufgebaut. 76 Millionen Lichtpulse schickt der Laser pro Sekunde durch die Filter und Kristalle. "Eine Herausforderung war die optische Manipulation der Photonen auf engstem Raum", erläutert die Diplom-Physikerin Claudia Wagenknecht eine Problematik des Experimentes.

So entstehen einige zehntausend miteinander verschränkte Photonenpaare pro Sekunde, gleichzeitig werden aber nur alle zehn Sekunden sechs paarweise miteinander verschränkte Photonen gebildet. Gegenüber den bisherigen Experimenten gelang den Heidelberger Wissenschaftlern damit eine etwa hundertfach höhere Ausbeute. Eine notwendige Voraussetzung für das Experiment, denn um die Information eines Photonenpaares, und damit eines zusammengesetzten Quantenzustandes, auf die anderen beiden Photonenpaare zu übertragen, sind eben drei gleichzeitig gebildete Photonenpaare notwendig.

Mit der Teleportation miteinander verschränkter Photonen eröffnen sich neue Möglichkeiten für weitere Entwicklungen, wie etwa für die Quantenkommunikation oder den Quantencomputer.

Stefan Zeeh

Rückfragen bitte an:
Dr. Jian-Wei Pan
Physikalisches Institut
Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
Philosophenweg 12, 69120 Heidelberg
Tel. 06221 549374
jian-wei.pan@physi.uni-heidelberg.de
Claudia Wagenknecht
Physikalisches Institut der Uni Heidelberg
Philosophenweg 12
69120 Heidelberg
Tel. 06221-549369
wagenknecht@physi.uni-heidelberg.de
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 542311, Fax 542317
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

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

Weitere Berichte zu: Photon Photonenpaar Quantenzustand Teleportation

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Rittal mit neuer Push-in-Leiteranschlussklemme - Kontakte im Handumdrehen

26.04.2017 | HANNOVER MESSE

Plastik – nicht nur Müll

26.04.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz