Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Verloren und wieder gefunden - Haben Photonen ein Gedächtnis?

15.09.2011
Veröffentlichung in Nature Physics

Die moderne Quantenphysik ermöglicht viele interessante Anwendungen, die auf den faszinierenden Eigenschaften quantenmechanischer Systeme aufbauen. So lassen sich zum Beispiel das kohärente Verhalten und die enge Verschränkung quantenmechanischer Teilchen ausnutzen, um die Effizienz physikalischer Prozesse zu steigern.

In der Realität jedoch sind Quantensysteme unvermeidlichen Einflüssen ihrer Umgebung ausgesetzt, die oft dazu führen, dass die sehr fragilen quantenmechanischen Zustände kontinuierlich zerstört werden und Informationen unwiederbringlich verloren gehen. Eine große Herausforderung der aktuellen Grundlagenforschung ist es daher, effiziente Strategien für die Beschreibung und Analyse sowie die Manipulation und Kontrolle von Quantensystemen in Wechselwirkung mit ihrer Umgebung zu entwickeln.

In einer kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlichten Arbeit wird erstmals experimentell demonstriert, dass sich durch gezielte Kontrolle der Umgebung Quantensysteme so verändern lassen, dass ein Rückfluss von Information aus der Umgebung stattfindet und somit die gewünschten, typisch quantenmechanischen Eigenschaften wiederhergestellt werden. Die Arbeit entstand aus einer engen Kollaboration zwischen Forschergruppen am Physikalischen Institut der Universität Freiburg, an der Universität Turku, Turku Centre for Quantum Physics/Finnland, und an der Universität Hefei, Key Laboratory of Quantum Information/China. Sie bestätigt in vollem Umfang die in Freiburg und Turku entwickelten theoretischen Vorhersagen.

Der im Experiment nachgewiesene Effekt beruht auf der Quanten-Natur der Polarisation von Photonen. Neue experimentelle Methoden ermöglichen eine genaue Präparation und eine präzise Zustands-Tomographie dieser Teilchen. Dadurch kann die zeitliche Entwicklung der Polarisation einzelner Photonen beim Durchgang durch doppelbrechende Materialien, wie zum Beispiel Quarz, im Detail verfolgt werden. Das Experiment zeigt, dass Photonen ein Gedächtnis haben, also in der Lage sind, sich an frühere Zustände zu erinnern und ihre ursprünglichen Quanteneigenschaften wiederzugewinnen. Die Ergebnisse versprechen eine Reihe von Anwendungen in der Quanteninformationstechnologie.

Publikation:
Experimental control of the transition from Markovian
to non-Markovian dynamics of open quantum systems.
B.-H. Liu, L. Li, Y.-F. Huang, C.-F. Li, G.-C. Guo, E.-M.
Laine, H.-P. Breuer and J. Piilo
Nature Physics, published online: 11. September 2011
DOI: 10.1038/NPHYS2085.
Kontakt:
Prof. Dr. Heinz-Peter Breuer
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Physikalisches Institut
Tel.: 0761/203-7690
Fax: 0761/203-5881
E-Mail: breuer@physik.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Speicherdauer von Qubits für Quantencomputer weiter verbessert
09.12.2016 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Elektronenautobahn im Kristall
09.12.2016 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

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...

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

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie