Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fingerabdrücke der Quantenverschränkung

15.02.2018

Quantenverschränkung ist ein wesentliches Merkmal eines Quantencomputers. Wie kann man jedoch sicherstellen, dass ein Quantencomputer tatsächlich Verschränkung in großem Umfang aufweist? Mit herkömmlichen Methoden ist dies schwer, da sie oftmalig wiederholte Messungen erfordern. Aleksandra Dimić von der Universität Belgrad und Borivoje Dakić von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und der Universität Wien haben eine neuartige Methode entwickelt, mit der in vielen Fällen nur ein einziger Messdurchgang ausreicht, um Verschränkung nachzuweisen.

Das ultimative Ziel der Quanteninformationsforschung ist es, einen Quantencomputer zu entwickeln – ein vollständig kontrollierbares Gerät, das Quantenzustände subatomarer Teilchen nutzt um Information zu speichern. So wie bei allen Quantentechnologien basiert die elektronische Datenverarbeitung mit einem Quantencomputer auf einer sonderbaren Eigenschaft der Quantenmechanik, der Quantenverschränkung.


Verschränkte Qubits werden zu einem Messgerät geschickt, welches eine Folge von Nullen und Einsern ausgibt.

Copyright: Juan Palomino

Die kleinstmöglichen Speichereinheiten der Quanteninformation, die Qubits, müssen in dieser bestimmten Art und Weise miteinander korrelieren, damit der Quantencomputer sein volles Potenzial ausschöpfen kann.

Eine der größten Herausforderungen ist es, sicherzustellen, dass ein voll funktionsfähiger Quantencomputer wie gewünscht arbeitet. Insbesondere müssen WissenschafterInnen zeigen, dass die große Anzahl von Qubits verlässlich verschränkt ist. Herkömmliche Methoden erfordern eine Vielzahl von wiederholten Messungen für einen zuverlässigen Nachweis der Qubits.

Je öfter ein Messdurchgang wiederholt wird, desto sicherer ist, dass tatsächlich Verschränkung vorliegt. Bei großen Quantensystemen benötigen die WissenschafterInnen daher viel Zeit und viele Ressourcen, was in der Praxis kompliziert oder sogar unmöglich ist.

Nun haben ForscherInnen der Universität Belgrad, der Universität Wien und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften eine neuartige Nachweismethode entwickelt, welche deutlich weniger Ressourcen, und in vielen Fällen nur einen einzigen Messdurchgang erfordert, um Verschränkung in großen Systemen mit großer Sicherheit zu bestätigen. Aleksandra Dimić, Autorin der Studie, erklärt das Phänomen mit einer Analogie: "Betrachten wir eine Maschine, die gleichzeitig zehn Münzen wirft.

Wir haben die Maschine so konstruiert, dass sie korrelierte Münzen produziert. Nun wollen wir sicherstellen, dass die Maschine das erwartete Ergebnis liefert. Stellen wir uns einen einzigen Versuch vor, bei dem alle Münzen auf 'Zahl' landen. Dies ist ein klares Anzeichen für Korrelationen, da zehn nicht-korrelierte Münzen in nur 0,01 Prozent der Fälle gleichzeitig auf derselben Seite landen.

Von einem solchen Vorfall können wir das Vorhandensein von Korrelationen mit mehr als 99,9 prozentiger Sicherheit bestätigen. Diese Situation ist sehr ähnlich zu durch Verschränkung bedingten Quantenkorrelationen". Ko-Autor Borivoje Dakić erläutert es so: "Im Gegensatz zu klassischen Münzen können Qubits auf viele Arten gemessen werden. Das Messergebnis ist immer noch eine Reihe von Einsern und Nullen, aber ihre Struktur hängt stark davon ab, wie wir die Messung individueller Qubits wählen. Wenn wir den Versuch geschickt aussuchen, hinterlässt die Verschränkung einzigartige Fingerabdrücke im gemessenen Muster".

Die von den ForscherInnen entwickelte Methode verspricht eine drastische Reduktion in Zeit- und Ressourcenaufwand für einen verlässlichen Maßstab bei künftigen Quantengeräten.

Publikation in npj Quantum Information:
A.Dimić and B.Dakić, "Single-copy enntaglement detection", npj Quantum Information, 2018.
DOI: 10.1038/s41534-017-0055-x

Diese Publikation wurde als Open Access veröffentlicht. Sie ist unter folgendem Link abrufbar: http://www.nature.com/articles/s41534-017-0055-x

Wissenschaftlicher Kontakt:
Dr. Borivoje Dakic
Fakultät für Physik, Universität Wien & IQOQI Wien, ÖAW
1090 Wien, Boltzmanngasse 5
T + 43-4277-72580
borivoje.dakic@univie.ac.at
http://quantumfoundations.org/

Rückfragehinweise:
Alexandra Frey
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
Universitätsring 1, 1010 Wien
T +43 1 4277-175 33
M +43-664-60277-175 33
alexandra.frey@univie.ac.at

Sven Hartwig
Leiter Öffentlichkeit & Kommunikation
Österreichische Akademie der Wissenschaften
Dr. Ignaz Seipel-Platz 2, 1010 Wien
T +43 1 51581-1331
sven.hartwig@oeaw.ac.at

Universität Wien
Offen für Neues. Seit 1365.
Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 19 Fakultäten und Zentren arbeiten rund 9.600 MitarbeiterInnen, davon 6.800 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 94.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit über 175 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. http://www.univie.ac.at

Österreichische Akademie der Wissenschaften
Forschen für morgen.
Die Österreichische Akademie der Wissenschaften hat die gesetzliche Aufgabe, „die Wissenschaft in jeder Hinsicht zu fördern“. 1847 als Gelehrtengesellschaft gegründet, steht sie mit ihren heute über 770 Mitgliedern, 28 Forschungsinstituten sowie rund 1.600 Mitarbeiter/innen für innovative Grundlagenforschung, interdisziplinären Wissensaustausch und die Vermittlung neuer Erkenntnisse – mit dem Ziel zum wissenschaftlichen und gesamtgesellschaftlichen Fortschritt beizutragen. http://www.oeaw.ac.at

Stephan Brodicky | Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne
20.07.2018 | Universität Rostock

nachricht Maschinelles Lernen: Neue Methode ermöglicht genaue Extrapolation
13.07.2018 | Institute of Science and Technology Austria

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics