Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auf den Quantenpunkt gebracht

20.10.2008
DAS BEZIEHUNGSLEBEN DER QUANTENPUNKTE - STABILITÄT & VERMEHRUNG
Stabile und messbare Zustände, die sich über zwei Quantenpunkte erstrecken und vermehren, konnten nun erstmals theoretisch nachgewiesen werden. Dieser Nachweis unterstützt die Idee des so genannten Quanten-Darwinismus, der die Selektion und Fortpflanzung quantenmechanischer Zustände für die Wahrnehmung unserer Realität verantwortlich macht. Diese Ergebnisse eines Projekts des Wissenschaftsfonds FWF wurden vor Kurzem in den Physical Review Letters veröffentlicht und leisten einen Beitrag zur zukünftigen Realisierung der Quanten-Informationstechnologie.

Quantenpunkte sind nanoskopische Strukturen, die so klein sind, dass für sie die Gesetze der Quantenphysik gelten. Das bedeutet unter anderem, dass in Quantenpunkten Elektronen Zustände mit bestimmten Energiewerten einnehmen.
Werden diese Zustände der Elektronen gemessen, dann wechselwirken diese mit der Umgebung. Durch diese Wechselwirkung vermischen sich die Zustände der Elektronen z. T. miteinander, aber auch mit jenen der Umgebung, und werden energetisch verschmiert. Einige der ursprünglichen Zustände sind jedoch robust und behalten ihre Energiewerte. Diese werden als "Pointer-Zustände"
bezeichnet und konnten bisher nur für einzelne Quantenpunkte nachgewiesen werden.

STABILE BEZIEHUNGEN ...
Jetzt ist es einem Team am Institut für Physik der Montanuniversität Leoben mit Kollegen an der Arizona State University in den USA gelungen, die Existenz von neuartigen Pointer-Zuständen in gekoppelten Quantenpunkten auf einer Halbleiter-Schichtstruktur aus Aluminiumarsenid und Galliumarsenid nachzuweisen. Dazu Dr. Roland Brunner aus dem Team von Prof. Friedemar Kuchar: "Diese Pointer-Zustände zweier gekoppelter Quantenpunkte haben wir als Bipartite Pointer-Zustände bezeichnet. Sie sind insofern spannend, als sie über zwei Quantenpunkte ausgedehnt sind und somit ein Analogon zu Molekülen darstellen. Durch die Wechselwirkung mit der Umgebung werden sie einer Messung, z. B. des elektrischen Widerstands, zugänglich."
... SCHAFFEN NACHWUCHS
Tatsächlich gelang es dem Team auch, deutliche Hinweise auf den so genannten Quanten-Darwinismus zu finden. Dieser beschreibt die Idee, dass bei einer Wechselwirkung mit der Umgebung nur die "stärksten" Zustände, eben die Pointer-Zustände, stabil bleiben und diese die Eigenschaft haben, "Nachwuchs" zu produzieren. Zum Nachweis dieser Idee berechnete die Gruppe um Dr. Brunner und Prof. Kuchar die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten der Elektronen im System mehrerer Quantenpunkte in Serie. Ein solches System entspricht einem Wellenleiter für Elektronen, in dem der elektrische Strom durch transmittierte Elektronenwellen bestimmt wird. Die Berechnung der Elektronen-Aufenthaltswahrscheinlichkeit bei der Energie des Bipartiten Pointer-Zustands zeigte, dass die Aufenthaltswahrscheinlichkeit als räumliches Muster für viele verschiedene Elektronenwellen gleich ist, d. h. Nachwuchs der Bipartiten Pointer-Zustände präsent ist. Dieses Ergebnis wird international als Nachweis gewertet, dass Quanten-Darwinismus tatsächlich auftritt.
Wurden in diesem FWF-Projekt Quantenpunkte auf rein theoretischer Basis untersucht, so ist ihr möglicher Nutzen durchaus praktischer Natur.

Einerseits konnte mit einer früheren Publikation bereits ein Bezug zu einer gemessenen Größe - dem elektrischen Widerstand - hergestellt werden, andererseits können die Quantenpunkte die Quintessenz zukünftiger Bauteile der Quanten-Informationstechnologie wie Quanten-Computer bilden. Diese könnten die Robustheit der Bipartiten Pointer-Zustände nutzen und damit mehr als nur die Zustände "0" oder "1" der binären Logik beschreiben, die das Leistungsspektrum herkömmlicher Computer darstellen. Kritisch für die Entwicklung der Quanten-Computer ist jedoch das Messen der Zustände ­ also die Schnittstelle zur äußeren "klassischen" Welt. Erst wenn mehrere Messungen den gleichen Zustand erfassen, kann eine Messung oder ein Ergebnis als objektiv gelten. Genau dazu aber muss ein solcher Zustand "Nachwuchs" schaffen, wie es der Quanten-Darwinismus postuliert, der in diesem Projekt eine weitere Bestätigung fand.

Originalpublikation: "Coupling-Induced Bipartite Pointer States in Arrays of Electron Billiards: Quantum Darwinismus in Action?" R. Brunner, R. Akis, D.
K. Ferry, F. Kuchar & R. Meisels, Phys. Rev. Letters 101, 024102 (2008).

Wissenschaftlicher Kontakt:
Dr. Roland Brunner
Montanuniversität Leoben
Institut für Physik
8700 Leoben
T +43 / 3842 / 402 - 4601
E roland.brunner@unileoben.ac.at
Der Wissenschaftsfonds FWF:
Mag. Stefan Bernhardt
Haus der Forschung
Sensengasse 1
1090 Wien
T +43 / 1 / 505 67 40 - 8111
E stefan.bernhardt@fwf.ac.at
Redaktion & Aussendung:
PR&D - Public Relations für Forschung & Bildung Campus Vienna Biocenter 2 1030 Wien T +43 / 1 / 505 70 44
E contact@prd.at
W http://www.prd.at

Mag. Stefan Bernhardt | Der Wissenschaftsfonds FWF
Weitere Informationen:
http://www.fwf.ac.at
http://www.fwf.ac.at/de/public_relations/press/pv200810-de.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht ALMA beginnt Beobachtung der Sonne
18.01.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Magnetische Kraft von einzelnen Antiprotonen mit höchster Genauigkeit bestimmt
18.01.2017 | 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: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

12V, 48V, high-voltage – trends in E/E automotive architecture

10.01.2017 | Event News

2nd Conference on Non-Textual Information on 10 and 11 May 2017 in Hannover

09.01.2017 | Event News

Nothing will happen without batteries making it happen!

05.01.2017 | Event News

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der erste Blick auf ein einzelnes Protein

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das menschliche Hirn wächst länger und funktionsspezifischer als gedacht

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio

18.01.2017 | Verkehr Logistik