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 Drei Generationen an Sternen unter einem Dach
27.07.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Physiker designen ultrascharfe Pulse
27.07.2017 | Universität Innsbruck

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: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Aus Potenzial Erfolge machen: 30 Rittaler schließen Nachqualifizierung erfolgreich ab

27.07.2017 | Unternehmensmeldung

Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie