Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

UCSB physicists make strides in understanding quantum entanglement

17.12.2012
While some theoretical physicists make predictions about astrophysics and the behavior of stars and galaxies, others work in the realm of the very small, which includes quantum physics. Such is the case at UC Santa Barbara, where theoretical physicists at the Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) cover the range of questions in physics.

Recently, theoretical physicists at KITP have made important strides in studying a concept in quantum physics called quantum entanglement, in which electron spins are entangled with each other. Using computers to calculate the extreme version of quantum entanglement –– how the spin of every electron in certain electronic materials could be entangled with another electron's spin –– the research team found a way to predict this characteristic. Future applications of the research are expected to benefit fields such as information technology.

"Quantum entanglement is a strange and non-intuitive aspect of the quantum theory of matter, which has puzzled and intrigued physicists since the earliest days of the quantum theory," said Leon Balents, senior author of a recent paper on this topic published in the journal Nature Physics. Balents is a professor of physics and a permanent member of KITP.

Quantum entanglement represents the extent to which measurement of one part of a system affects the state of another; for example, measurement of one electron influences the state of another that may be far away, explained Balents. In recent years, scientists have realized that entanglement of electrons is present in varying degrees in solid materials. Taking this notion to the extreme is the "quantum spin liquid," a state of matter in which every electron spin is entangled with another.

Balents said that quantum spin liquids are being sought in experiments on natural and artificial minerals. A key question posed by physicists is how to calculate theoretically which materials are quantum spin liquids. "In our paper, we provide an answer to this question, showing that a precise quantitative measure of 'long-range' entanglement can be calculated for realistic models of electronic materials," said Balents.

"Our results provide a smoking gun signature of this special type of entanglement that determines whether or not a given material is a quantum spin liquid," explained Balents. The results prove that an emblematic example of this type of problem –– material with electron spins residing on the "kagome lattice" –– is indeed a quantum spin liquid, according to Balents. The kagome lattice is a pattern of electron spins named after a type of Japanese fishing basket that this arrangement of spins resembles.

"We expect the technique we developed to have broad applications in the search for these unique quantum states, which in the future may have remarkable applications in information technologies," said Balents.

Hong-Chen Jiang, postdoctoral fellow with KITP, and Zhenghan Wang, a researcher with Microsoft Station Q at UCSB, are co-authors of the paper.

Gail Gallessich | EurekAlert!
Further information:
http://www.ucsb.edu

More articles from Physics and Astronomy:

nachricht Engineering team images tiny quasicrystals as they form
18.08.2017 | Cornell University

nachricht Astrophysicists explain the mysterious behavior of cosmic rays
18.08.2017 | Moscow Institute of Physics and Technology

All articles from Physics and Astronomy >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie