Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

"Quanten-Magie" kommt ohne "spukhafte Fernwirkung" aus

24.06.2011
Die quantenmechanische Verschränkung ist das Herzstück des berühmten Quanten-Teleportationsexperiments. Albert Einstein bezeichnete sie als "spukhafte Fernwirkung".

Ein Forschungsteam der Universität Wien und des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften um Anton Zeilinger verwendeten ein System, das Verschränkung nicht zulässt und fand doch Resultate, die nicht auf klassische Weise interpretiert werden können. Sie publizieren dazu in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift "Nature".


Der zentrale Teil des optischen Aufbaus, der verwendet wird, um zu zeigen, dass selbst ein System, das keine Verschränkung zulässt, Merkmale aufweist, die üblicherweise diesem Phänomen zugeschrieben werden. (Bild: IQOQI; Jacqueline Godany 2011)

Asher Peres, einer der Pioniere der Quanteninformationstheorie, meinte in einem Brief an seine Kollegin Dagmar Bruß scherzhaft: "Verschränkung ist ein Trick, den 'Quantenmagier' einsetzen, um Phänomene zu erzeugen, die von 'klassischen Magiern' nicht kopiert werden können." Wenn zwei Teilchen miteinander verschränkt sind, beeinflussen Messungen, die an einem der beiden Teilchen vorgenommen werden, das andere Teilchen augenblicklich, gleichgültig wie weit entfernt sich die beiden Teilchen voneinander befinden. Was aber, wenn im Experiment ein System herangezogen wird, das Verschränkung gar nicht zulässt? Sind die "Quanten-Magier" gegenüber den anderen noch immer im Vorteil?

Quantenphysik fern von Spuk und Zauberei

Dieser Frage gingen Forscher der Fakultät für Physik der Universität Wien und des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften um Anton Zeilinger in einem Experiment nach. Sie verwendeten ein sogenanntes Qutrit – ein Quantensystem aus einem einzelnen Photon, das drei voneinander unterscheidbare Zustände einnehmen kann. "Damit konnten wir zeigen, dass quantenmechanische Messungen auch dann nicht auf klassische Weise interpretiert werden können, wenn das Phänomen der Verschränkung nicht beteiligt ist", erklärt Radek Lapkiewicz, Erstautor der Studie. Die Ergebnisse beziehen sich auf die theoretischen Vorhersagen von John Stewart Bell, Simon B. Kochen und Ernst Specker.

Quantenwelt versus Alltagserfahrung

Die Quantenphysik unterscheidet sich erheblich von dem, was wir in unserer Alltagswelt wahrnehmen, erfahren und als "klassische Physik" bezeichnen. Betrachten wir beispielsweise einen Globus von nur einem Standpunkt aus, dann können wir jeweils nur eine Hemisphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt sehen. Drehen wir den Globus einmal um die eigene Achse, können wir unter der Annahme, dass die Form der Kontinente gleich bleibt, auch wenn wir sie gerade nicht sehen, letztendlich ein aussagekräftiges und "wahres" Bild unserer Erde konstruieren.

Mit unseren Erfahrungen und Annahmen der "klassischen Physik" können wir also einem System Eigenschaften zuordnen, ohne dass Messungen erforderlich wären. Anders verhält es sich, wenn wir uns einen "Quantenglobus" vorstellen. Im Gegensatz zum Globus, der sich aufgrund klassischer Annahmen von Eigenschaften wie ein Puzzle zusammenfügt, passen die Bilder beim 'Quantenglobus' nicht zusammen. Es ergibt sich aber auch kein 'zufälliges' Muster, vielmehr kann bereits im Voraus gesagt werden, um wie viel die einzelnen Teile nach der Beobachtung voneinander differieren.

Publikation

Experimental non-classicality of an indivisible quantum system
Radek Lapkiewicz, Peizhe Li, Christoph Schaeff, Nathan K. Langford, Sven Ramelow, Marcin Wiesniak and Anton Zeilinger

Nature, 23. Juni 2011 | DOI: 10.1038/nature10119

Wissenschaftlicher Kontakt
Mag. Radek Lapkiewicz
Quantenoptik, Quantennanophysik und Quanteninformation
Universität Wien, Fakultät für Physik
Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (ÖAW)
Boltzmanngasse 3, 1090 Wien
T +43-1-4277-295 68
radoslaw.lapkiewicz@univie.ac.at
Rückfragehinweis
Daniela Charlesworth
Quantenoptik, Quantennanophysik und Quanteninformation
Universität Wien, Fakultät für Physik
Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (ÖAW)
Boltzmanngasse 3, 1090 Wien
T +43-1-4277-512 01
daniela.charlesworth@univie.ac.at

Veronika Schallhart | Universität Wien
Weitere Informationen:
http://www.univie.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Eine Extra-Sekunde zum neuen Jahr
08.12.2016 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

nachricht Heimcomputer entdecken rekordverdächtiges Pulsar-Neutronenstern-System
08.12.2016 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops