Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantenphysik: Computer entwirft originelle Experimente

22.02.2016

Quantenphysiker um Mario Krenn aus der Gruppe von Anton Zeilinger von der Fakultät für Physik der Universität Wien haben einen Computeralgorithmus entwickelt, der neue nützliche Experimente konzipiert. Da der Computer gänzlich ohne menschliche Intuition arbeitet, findet er innovative Lösungswege. Die aktuelle Studie dazu erscheint im Fachmagazin Physical Review Letters.

Auf die Idee kamen die Physiker, als sie einen neuen Quantenzustand im Labor untersuchen wollten, jedoch kein entsprechendes Experiment für seine Erzeugung finden konnten.


Der Algorithmus Melvin hat gezeigt, dass die einfachsten Realisierungen durchaus asymmetrisch und daher nicht intuitiv sein können.

Copyright: Robert Fickler, Universität Wien

"Nach vielen erfolglosen Versuchen, eine experimentelle Implementation zu finden, kamen wir zum Schluss, dass unsere menschliche Intuition zu diesem Phänomen die falsche Herangehensweise war. Schlussendlich probierten wir sogar zufällige Kombinationen von Bauelementen aus. Und das ist etwas, was ein Computer auch kann – jedoch tausende Male schneller", erklärt Mario Krenn, Dissertant in Anton Zeilingers Gruppe und Erstautor der Studie.

Nach wenigen Stunden hatte der Computer-Algorithmus – genannt Melvin – tatsächlich die Antwort auf ihre Frage gefunden. Und die Struktur der Antwort war überraschend, erklärt Anton Zeilinger: "Ein Mensch würde sich bei einem Experiment intuitiv Anordnungen überlegen, welche die Symmetrie des Zustandes reflektieren. Melvin hat uns jedoch gezeigt, dass die einfachsten Realisierungen durchaus asymmetrisch, und daher nicht intuitiv sein können. Ein Mensch würde wahrscheinlich nicht auf diese Lösung kommen".

Die Physiker haben ihren Algorithmus noch auf andere Fragen angewandt und so dutzende neue und teilweise überraschende Antworten bekommen. "Die computergenerierten Lösungen sind ziemlich kompliziert, aber wir konnten bereits einige neue experimentelle Tricks in unseren Laboren umsetzen, an die wir zuvor nicht gedacht haben", sagt Krenn.

Melvin rechnet nicht nur zufällige Kombinationen aus experimentellen Bausteinen, sondern lernt von seinen früheren Ergebnissen, was die Lösungsmöglichkeiten für kompliziertere Fragen signifikant erhöht. In Zukunft möchten die Physiker ihren Algorithmus auch auf allgemeinere Fragen in der Quantenphysik anwenden: "Wir hoffen, das hilft uns für die Untersuchung von neuen Quantenphänomenen im Labor", so Krenn abschließend.

Diese Studie wurde unterstützt durch die Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW), den Europäischen Forschungsrat (SIQS Grant No. 600645 EUFP7-ICT) und den österreichischen Wissenschaftsfond (FWF) durch SFB F40 (FOQUS).

Publikation in "Physical Review Letters"
Mario Krenn, Mehul Malik, Robert Fickler, Radek Lapkiewicz, Anton Zeilinger: Automated Search for new Quantum Experiments, Physical Review Letters, 22. Februar 2016
http://arxiv.org/abs/1509.02749

Wissenschaftliche Kontakte
Mario Krenn
Quantenoptik, Quantennanophysik und Quanteninformation
Universität Wien sowie
Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (ÖAW)
1090 Wien, Boltzmanngasse 3
T +43-1-4277-295 68
mario.krenn@univie.ac.at

Office Anton Zeilinger
Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (ÖAW)
Boltzmanngasse 3, 1090 Wien
T +43-1-4277-511 66
claudia.roithinger@univie.ac.at

Rückfragehinweise
Mag. Alexandra Frey
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 33
M +43-664-602 77-175 33
alexandra.frey@univie.ac.at

Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 15 Fakultäten und vier Zentren arbeiten rund 9.700 MitarbeiterInnen, davon 6.800 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit auch die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 92.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit über 180 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. 1365 gegründet, feierte die Alma Mater Rudolphina Vindobonensis im Jahr 2015 ihr 650-jähriges Gründungsjubiläum. http://www.univie.ac.at

Stephan Brodicky | Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau
17.11.2017 | Universität Ulm

nachricht Zwei verdächtigte Sterne unschuldig an mysteriösem Antiteilchen-Überschuss
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte