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 Nach dem Schlaganfall hilft die Smartwatch
21.11.2018 | Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften

nachricht CiViQ rüstet die Telekommunikationsbranche mit Quantentechnologien auf
21.11.2018 | Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Erste Diode für Magnetfelder

Innsbrucker Quantenphysiker haben eine Diode für Magnetfelder konstruiert und im Labor getestet. Das von den Forschungsgruppen um den Theoretiker Oriol Romero-Isart und den Experimentalphysiker Gerhard Kirchmair entwickelte Bauelement könnte eine Reihe neuer Anwendungen ermöglichen.

Elektrische Dioden sind wichtige elektronische Bauteile, die elektrischen Strom in eine Richtung leiten, die Stromleitung in der anderen Richtung aber...

Im Focus: First diode for magnetic fields

Innsbruck quantum physicists have constructed a diode for magnetic fields and then tested it in the laboratory. The device, developed by the research groups led by the theorist Oriol Romero-Isart and the experimental physicist Gerhard Kirchmair, could open up a number of new applications.

Electric diodes are essential electronic components that conduct electricity in one direction but prevent conduction in the opposite one. They are found at the...

Im Focus: Millimeterwellen für die letzte Meile

ETH-Forscher haben einen Modulator entwickelt, mit dem durch Millimeterwellen übertragene Daten direkt in Lichtpulse für Glasfasern umgewandelt werden können. Dadurch könnte die Überbrückung der «letzten Meile» bis zum heimischen Internetanschluss deutlich schneller und billiger werden.

Lichtwellen eigenen sich wegen ihrer hohen Schwingungsfrequenz hervorragend zur schnellen Übertragung von Daten.

Im Focus: Nonstop-Transport von Frachten in Nanomaschinen

Max-Planck-Forscher entdecken die Nanostruktur von molekularen Zügen und den Grund für reibungslosen Transport in den „Antennen der Zelle“

Eine Zelle bewegt sich ständig umher, tastet ihre Umgebung ab und sendet Signale an andere Zellen. Das ist wichtig, damit eine Zelle richtig funktionieren kann.

Im Focus: Nonstop Tranport of Cargo in Nanomachines

Max Planck researchers revel the nano-structure of molecular trains and the reason for smooth transport in cellular antennas.

Moving around, sensing the extracellular environment, and signaling to other cells are important for a cell to function properly. Responsible for those tasks...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Podiumsdiskussion zur 11. Internationalen MES-Tagung in Hannover hochkarätig besetzt

21.11.2018 | Veranstaltungen

Hüftprothese: Minimalinvasiv oder klassisch implantieren? Implantatmodell wichtiger als OP-Methode

21.11.2018 | Veranstaltungen

Personalisierte Implantologie – 32. Kongress der DGI

19.11.2018 | Veranstaltungen

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

Neuer Blick auf molekulare Prozesse

21.11.2018 | Physik Astronomie

Wechsel zu Carbon Infrarot-Strahlern von Heraeus halbiert die Trocknungszeit für Siebdruck auf T-Shirts

21.11.2018 | Energie und Elektrotechnik

Wie aus Staub Planeten entstehen

21.11.2018 | Physik Astronomie

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