Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantentrick macht Messung rückgängig

15.02.2013
Was nach den Regeln der Quantentheorie scheinbar nicht erlaubt ist, haben Physiker der Universität Innsbruck nun im Labor realisiert.

Im Prototypen eines Quantencomputers konnte ein Team um Philipp Schindler, Thomas Monz und Rainer Blatt eine Quantenmessung vollständig rückgängig machen. Der Trick gelang ihnen mit Hilfe eines Rechenschemas für die Fehlerkorrektur in Quantencomputern.


Blick in eine Ionenfalle
Foto: C. Lackner/IQOQI

Schon Generationen von Physikern beschäftigten sich mit Messungen in quantenmechanischen Systemen. Grund dafür sind deren nur schwer begreifliche Eigenschaften. „So ist eine Messung in der Quantenwelt nicht deterministisch“, sagt Philipp Schindler vom Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck. „Auch wenn man den Zustand eines Quantenobjekts sehr genau kennt, lässt sich das Ergebnis einer Messung nicht vorhersagen.“

Wird ein Quantensystem aber gemessen, so ändert sich dadurch auch der Zustand des Systems. So liefert eine wiederholte Messung mit Sicherheit immer das gleiche Ergebnis. „Eine Messung verändert also das System unwiderruflich“, ergänzt Thomas Monz. In einem Prototypen eines Quantencomputers haben Physiker der Universität Innsbruck um Rainer Blatt nun mit Hilfe eines Fehlerkorrektur-Algorithmus eine Messung wieder rückgängig gemacht.

Auf den ersten Blick widerspricht dies den Grundlagen der Quantenmechanik, die genau das explizit verbietet. Bei genauerer Betrachtung löst sich der Widerspruch aber auf: Quanteninformation kann zum Beispiel in einem Teilchen als Überlagerung von zwei Zuständen („null“ und „eins“) gespeichert werden. Durch eine Messung wird dieses Quantenbit entweder auf „null“ oder „eins“ gesetzt und die Information aus der Überlagerung geht verloren.

Durch quantenmechanische Verschränkung mehrerer Teilchen, lässt sich aber die Quanteninformation eines Teilchens auch auf mehrere Teilchen verteilen. Genau dies machen die Physiker im Labor der Universität Innsbruck. „Wir verteilen mit dem Fehlerkorrektur-Algorithmus die Quanteninformation eines einzelnen Teilchens auf drei Teilchen in einem Quantenregister. Die Messung erfolgt nur auf einem der drei Teilchen“, sagen Schindler und Monz.

„Der Korrektur-Algorithmus ist dann in der Lage, die Information des gemessenen Teilchen mithilfe der zwei verbleibenden Teilchen zu rekonstruieren.“ Damit machen die Tiroler Physiker ihre Messung an dem einen Teilchen wieder rückgängig und umgehen so ein ehernes Gesetz der Quantenphysik.

Die Arbeit wird in dieser Woche im Fachjournal Physical Review Letters veröffentlicht und wurde unter anderem durch den österreichischen Wissenschaftsfonds FWF, die EU und die Tiroler Industrie unterstützt.

Publikation: Undoing a quantum measurement. Philipp Schindler, Thomas Monz, Daniel Nigg, Julio T. Barreiro, Esteban A. Martinez, Matthias F. Brandl, Michael Chwalla, Markus Hennrich, Rainer Blatt. Physical Review Letters 110, 070403 (2013). DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.070403

Rückfragehinweis:
Philipp Schindler
Institut für Experimentalphysik
Universität Innsbruck
Telefon: +43 512 507-52453
E-Mail: philipp.schindler@uibk.ac.at
Christian Flatz
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Universität Innsbruck
Telefon: +43 512 507-32022
Mobil: +43 676 872532022
E-Mail: christian.flatz@uibk.ac.at

Dr. Christian Flatz | Universität Innsbruck
Weitere Informationen:
http://www.uibk.ac.at
http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.110.070403

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ferngesteuerte Mikroschwimmer: Jülicher Physiker simulieren Bewegungen von Bakterien an Oberflächen
22.05.2015 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Hochleistungsmikroskopie für Membranrezeptoren
22.05.2015 | Universitätsklinikum Jena

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: Kieler Forschende bauen die kleinsten Maschinen der Welt

Die DFG stellt Millionenförderung für die Entwicklung neuartiger Medikamente und Materialien an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) bereit.

Großer Jubel an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU): Wie die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) heute (Donnerstag, 21. Mai) bekannt gab,...

Im Focus: Basler Physiker entwickeln Methode zur effizienten Signalübertragung aus Nanobauteilen

Physiker haben eine innovative Methode entwickelt, die den effizienten Einsatz von Nanobauteilen in elektronische Schaltkreisen ermöglichen könnte. Sie entwickelten dazu eine Anordnung, bei der ein Nanobauteil mit zwei elektrischen Leitern verbunden ist. Diese bewirken eine hocheffiziente Auskopplung des elektrischen Signals. Die Wissenschaftler vom Departement Physik und dem Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel haben ihre Ergebnisse zusammen mit Kollegen der ETH Zürich in der Fachzeitschrift «Nature Communications» publiziert.

Elektronische Bauteile werden immer kleiner. In Forschungslabors werden bereits Bauelemente von wenigen Nanometern hergestellt, was ungefähr der Grösse von...

Im Focus: Basel Physicists Develop Efficient Method of Signal Transmission from Nanocomponents

Physicists have developed an innovative method that could enable the efficient use of nanocomponents in electronic circuits. To achieve this, they have developed a layout in which a nanocomponent is connected to two electrical conductors, which uncouple the electrical signal in a highly efficient manner. The scientists at the Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel have published their results in the scientific journal “Nature Communications” together with their colleagues from ETH Zurich.

Electronic components are becoming smaller and smaller. Components measuring just a few nanometers – the size of around ten atoms – are already being produced...

Im Focus: Phagen übertragen Antibiotikaresistenzen auf Bakterien – Nachweis auf Geflügelfleisch

Bakterien entwickeln immer häufiger Resistenzen gegenüber Antibiotika. Es gibt unterschiedliche Erklärungen dafür, wie diese Resistenzen in die Bakterien gelangen. Forschende der Vetmeduni Vienna fanden sogenannte Phagen auf Geflügelfleisch, die Antibiotikaresistenzen auf Bakterien übertragen können. Phagen sind Viren, die ausschließlich Bakterien infizieren können. Für Menschen sind sie unschädlich. Phagen könnten laut Studie jedoch zur Verbreitung von Antibiotikaresistenzen beitragen. Die Erkenntnisse sind nicht nur für die Lebensmittelproduktion sondern auch für die Medizin von Bedeutung. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Applied and Environmental Microbiology veröffentlicht.

Antibiotikaresistente Bakterien stellen weltweit ein bedeutendes Gesundheitsrisiko dar. Gängige Antibiotika sind bei der Behandlung von Infektionskrankheiten...

Im Focus: Die schreckliche Schönheit der Medusa

Astronomen haben mit dem Very Large Telescope der ESO in Chile das bisher detailgetreueste Bild vom Medusa-Nebel eingefangen, das je aufgenommen wurde. Als der Stern im Herzen dieses Nebels altersschwach wurde, hat er seine äußeren Schichten abgestoßen, aus denen sich diese farbenfrohe Wolke bildete. Das Bild lässt erahnen, welches endgültige Schicksal die Sonne einmal ereilen wird: Irgendwann wird aus ihr ebenfalls ein Objekt dieser Art werden.

Dieser wunderschöne Planetarische Nebel ist nach einer schrecklichen Kreatur aus der griechischen Mythologie benannt – der Gorgone Medusa. Er trägt auch die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

TU Darmstadt: Gipfel der Verschlüsselung - CROSSING-Konferenz am 1. und 2. Juni in Darmstadt

22.05.2015 | Veranstaltungen

Internationale neurowissenschaftliche Tagung

22.05.2015 | Veranstaltungen

Biokohle-Forscher tagen in Potsdam

21.05.2015 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Nanogefäß mit einer Perle aus Gold

22.05.2015 | Biowissenschaften Chemie

Ferngesteuerte Mikroschwimmer: Jülicher Physiker simulieren Bewegungen von Bakterien an Oberflächen

22.05.2015 | Physik Astronomie

Was Chromosomen im Innersten zusammenhält

22.05.2015 | Biowissenschaften Chemie