Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantenphysik: Computer entwirft originelle Experimente

22.02.2016

Quantenphysiker um Mario Krenn aus der Gruppe von Anton Zeilinger von der Fakultät für Physik der Universität Wien haben einen Computeralgorithmus entwickelt, der neue nützliche Experimente konzipiert. Da der Computer gänzlich ohne menschliche Intuition arbeitet, findet er innovative Lösungswege. Die aktuelle Studie dazu erscheint im Fachmagazin Physical Review Letters.

Auf die Idee kamen die Physiker, als sie einen neuen Quantenzustand im Labor untersuchen wollten, jedoch kein entsprechendes Experiment für seine Erzeugung finden konnten.


Der Algorithmus Melvin hat gezeigt, dass die einfachsten Realisierungen durchaus asymmetrisch und daher nicht intuitiv sein können.

Copyright: Robert Fickler, Universität Wien

"Nach vielen erfolglosen Versuchen, eine experimentelle Implementation zu finden, kamen wir zum Schluss, dass unsere menschliche Intuition zu diesem Phänomen die falsche Herangehensweise war. Schlussendlich probierten wir sogar zufällige Kombinationen von Bauelementen aus. Und das ist etwas, was ein Computer auch kann – jedoch tausende Male schneller", erklärt Mario Krenn, Dissertant in Anton Zeilingers Gruppe und Erstautor der Studie.

Nach wenigen Stunden hatte der Computer-Algorithmus – genannt Melvin – tatsächlich die Antwort auf ihre Frage gefunden. Und die Struktur der Antwort war überraschend, erklärt Anton Zeilinger: "Ein Mensch würde sich bei einem Experiment intuitiv Anordnungen überlegen, welche die Symmetrie des Zustandes reflektieren. Melvin hat uns jedoch gezeigt, dass die einfachsten Realisierungen durchaus asymmetrisch, und daher nicht intuitiv sein können. Ein Mensch würde wahrscheinlich nicht auf diese Lösung kommen".

Die Physiker haben ihren Algorithmus noch auf andere Fragen angewandt und so dutzende neue und teilweise überraschende Antworten bekommen. "Die computergenerierten Lösungen sind ziemlich kompliziert, aber wir konnten bereits einige neue experimentelle Tricks in unseren Laboren umsetzen, an die wir zuvor nicht gedacht haben", sagt Krenn.

Melvin rechnet nicht nur zufällige Kombinationen aus experimentellen Bausteinen, sondern lernt von seinen früheren Ergebnissen, was die Lösungsmöglichkeiten für kompliziertere Fragen signifikant erhöht. In Zukunft möchten die Physiker ihren Algorithmus auch auf allgemeinere Fragen in der Quantenphysik anwenden: "Wir hoffen, das hilft uns für die Untersuchung von neuen Quantenphänomenen im Labor", so Krenn abschließend.

Diese Studie wurde unterstützt durch die Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW), den Europäischen Forschungsrat (SIQS Grant No. 600645 EUFP7-ICT) und den österreichischen Wissenschaftsfond (FWF) durch SFB F40 (FOQUS).

Publikation in "Physical Review Letters"
Mario Krenn, Mehul Malik, Robert Fickler, Radek Lapkiewicz, Anton Zeilinger: Automated Search for new Quantum Experiments, Physical Review Letters, 22. Februar 2016
http://arxiv.org/abs/1509.02749

Wissenschaftliche Kontakte
Mario Krenn
Quantenoptik, Quantennanophysik und Quanteninformation
Universität Wien sowie
Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (ÖAW)
1090 Wien, Boltzmanngasse 3
T +43-1-4277-295 68
mario.krenn@univie.ac.at

Office Anton Zeilinger
Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (ÖAW)
Boltzmanngasse 3, 1090 Wien
T +43-1-4277-511 66
claudia.roithinger@univie.ac.at

Rückfragehinweise
Mag. Alexandra Frey
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 33
M +43-664-602 77-175 33
alexandra.frey@univie.ac.at

Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 15 Fakultäten und vier Zentren arbeiten rund 9.700 MitarbeiterInnen, davon 6.800 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit auch die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 92.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit über 180 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. 1365 gegründet, feierte die Alma Mater Rudolphina Vindobonensis im Jahr 2015 ihr 650-jähriges Gründungsjubiläum. http://www.univie.ac.at

Stephan Brodicky | Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik
20.07.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT
18.07.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

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: 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