Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn Unzertrennbares getrennt wird: Meilenstein in der Überprüfung der Quantenmechanik

15.10.2009
Forschenden des Swiss Nanoscience Institute an der Universität Basel ist es in Zusammenarbeit mit der Universität Budapest und dem Nanoscience Center in Kopenhagen erstmals gelungen, in einem Festkörper verschränkte Elektronen zu trennen.

Das Experiment könnte ein Meilenstein in der Überprüfung der Quantenmechanik sein. Die Arbeiten des internationalen Forscherteams werden im Wissenschaftsmagazin "Nature" veröffentlicht.

Nach der Quantenmechanik können zwei mikroskopische Objekte, insbesondere Elektronen, verschränkt werden. "Verschränkung" bedeutet hier eine komplexe Art und Weise, miteinander verbunden zu werden, wobei diese Verbindung unter gewissen Umständen bestehen bleibt, auch wenn die beiden Objekte räumlich getrennt werden. Es ist möglich, nach der Trennung das eine Objekt derart zu stören, dass dies beim anderen Objekt messbar ist. Da die beiden keine Information mehr untereinander austauschen, scheinen die Teilchen den Messprozess des jeweils anderen bereits vor dessen Eintreten zu kennen.

Mit dieser gedanklichen Konstruktion "hellsichtiger" Elektronen versuchten Albert Einstein, Boris Podolski und Nathan Rosen 1935 die Quantenmechanik ad absurdum zu führen. Der nach seinen Erfindern benannte EPR-Effekt wurde jedoch unter gewissen Umständen nachgewiesen und hat die Existenz der Quantenverschränkung bestätigt.

Forschende um Prof. Christian Schönenberger von der Universität Basel haben nun auf einer nur wenige tausendstel Millimeter grossen elektronischen Schaltung das Verhalten verschränkter Elektronen beim Übergang aus einem Supraleiter in getrennte Quantenpunkte untersucht. Dabei ist es ihnen erstmals gelungen, innerhalb eines Halbleiters verschränkte Elektronen zu trennen und kurze Zeit getrennt aufzubewahren. Der experimentelle Aufbau ist ein möglicher Kandidat, um den EPR-Effekt erstmals innerhalb eines Festkörpers nachzuweisen.

Mit Hilfe einer Tunnelbarriere extrahieren die Forscher einzelne verschränkte Elektronenpaare aus einem Supraleiter. Die Trennung der beiden Elektronen erfolgt in zwei räumlich getrennten Fallen, so genannten Quantenpunkten, in denen die Elektronen für kurze Zeit festgehalten werden. Die Idee basiert auf einen theoretischen Vorschlag aus der Arbeitsgruppe um Prof. Daniel Loss von der Universität Basel. Von dieser neu entwickelten Technologie versprechen sich die Wissenschaftler Aufschlüsse über Quantenphänomene. Sie könnte einen wichtigen Beitrag zur Realisierung neuartiger Komponenten eines Quantencomputers darstellen. Quantencomputer sind derzeit noch hypothetische Rechner, die aber in der Lage wären, komplexe Rechenoperationen in einem Bruchteil der Zeit eines herkömmlichen Computers zu erledigen.

Originalpublikation
["Cooper pair splitter realised in a two quantum dot Y-junction", Nature]
Kontakt
Prof. Dr. Christian Schönenberger, Universität Basel, Swiss Nanoscience Institute, Tel. 061 267 36 90, E-Mail: Christian.Schoenenberger@unibas.ch

Hans Syfrig | idw
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Kleinste Teilchen aus fernen Galaxien!
22.09.2017 | Bergische Universität Wuppertal

nachricht Tanzende Elektronen verlieren das Rennen
22.09.2017 | Universität Bielefeld

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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie