Dilla´s & Eva´s grenzwissenschaftl. & polit. Forum

Eva S. · Administrator Beiträge: 6549 Ort: bei München

Hallo @ll,

beamen wie in Star Trek können wir zwar (noch) nicht, aber die Teleportation von Photonen ist schon gelungen.

Man fing mit kleinen Entfernungen an und voriges Jahr ist es österreichischen Forschern gelungen, Photonen über die Donau zu teleportieren.

Das Verhalten verschränkter Photonen scheint dem gesunden Menschenverstand zu widersprechen. Denn wird ein solches Teilchenpaar getrennt und sodann die Polarisation des einen Photons bestimt, wird augenblicklich auch die Polarisation des Partners festgelegt (dies wäre auch der Fall, wenn der "Partner" sich am anderen Ende des Universums befände).

Bei der praktischen Umsetzung zeigte sich, dass die Verschränkung von Lichtteilchen ein äußerst empfindliches Gebilde ist.

Den Versuch führten die Wissenschaftler nachts mit einem tragbaren, mit Benzin betriebenen Infrarotlaser am Ufer der Donau durch. Mit dem Laser erzeugten die Forscher etwa 20000 verschränkte Photonenpaare pro Sekunde. Diese wurden voneinander getrennt der der eine Strahl vom Fluß weg zu einem etwa 150 Meter entfernten Empfänger gesendet, der aus einem Teleskop, einenm Polarisationsfilter und einem Lichtdetektor bestand. Der andere Strahl wurde über die Donau hinweg 500 Meter weit zu einer weiteren baugleichen Messtation geschickt.

Ca. 4000 Photonenpaare pro Sekunde kamen an den Lichtdetektoren an und sie waren noch immer verschränkt, die Polarisationen der zeitgleich an den beiden Empfängern ankommenden Photonen waren miteinander korreliert, obwohl eine bisher unerreichte Entfernung von 600 Metern zwischen ihnen lag und die beiden Messtationen aufgrund von Baumwipfeln und Oberleitungen nicht einmal Sichtkontakt zueinander hatten.

Das Senden von verschränkten Photonen scheint also auch über längere Distanzen und auch bei nicht gerade idealen Bedingungen zu funktionieren, sofern nur genügend Teilchenpaare erzeugt werden.

Die Wissenschaftler glauben aufgrund dieses Experimentes, dass es in nicht allzu ferner Zukunft möglich sein könnte, verschränkte Photonen in den Weltraum und wieder zurückzusenden und dies würde die Quantenteleportation von einzelnen Photonen ins All und zurück erlauben.

Liebe Grüsse,
Eva

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Eva S. · Administrator Beiträge: 6549 Ort: bei München

Hallo @ll,

nach erfolgreichen Teleportationen von Photonen arbeiten Physiker inzwischen fleissig daran, Quantenteleportation auch in Festkörpern zu ermöglichen. Hier geht es vor allem um die Entwicklung des Quantencomputers.

In einem Halbleiter gibt es zwei benachbarte Zonen leitfähigen Materials, getrennt durch eine dünne Barriere. So ein weiches Hindernis wird in der quantenmechanik gerne einmal übersehen und ein Elektron tunnelt von einer Seite auf die andere, jedoch nicht ohne an einem Ufer ein Loch zurückzulassen, eine Stelle, an der ein Elektron fehlt. Dieses Loch sollte in all seinen Eigenschaften genau zu dem Elektron passen, das es gerade verlassen hat, und so einen verschränkten Partner bilden.

Für die Quantenteleportation bräuchte es nun zwei dieser Verschränker-Tunnelbarrieren, die ihrerseits miteinander gekoppelt sind. Die Idee: Das tunnelnde Elektron des einen Verschränkers löscht sich mit dem zurückgelassenen Loch des anderen aus. Zwar verschwindet das Elektron dabei, nicht jedoch, ohne seine Quanteninformation dem anderen, überlebenden Elektron aufzuprägen.

Für die Auswertung solcher Versuche stehen bereits einige Mittel zur Verfügung.

Liebe Grüsse,
Eva

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Eva S. · Administrator Beiträge: 6549 Ort: bei München

Hallo @ll,

nach der erfolgreichen Teleportation von Lichtteilchen (s. o.) ist es Innsbrucker Physikern gelungen, auch ein Atom zu beamen. Zwar nur über eine Entfernung von zehn Mikrometern, aber immerhin ein weiterer Schritt auf dem Weg zum Quantencomputer.

Korrekterweise müßte man allerdings von einer Kopie sprechen. Denn der Quantenzustand eines Atoms wurde auf ein zweites Atom übertragen. Kern solcher Experimente ist die sog. Verschränkung zweier Teilchen. Wird bei zwei miteinander verschränkten Atomen der Zustand des einen gemessen, wird zeitgleich der Zustand des zweiten, weiter entfernten Atoms exakt festgelegt. Auch Einstein kannte bereits dieses quantenphysikalische Phänomen und nannte es "spukhafte Fernwirkung".

Die Teleportation von atomaren Quantenzuständen könnte beispielsweise beim Quantencomputer zum Aufspielen von Software verwendet werden. Eine geschickte Anwendung der grundlegenden Eigenschaften quantenmechanischer Zustände würde bei Quantencomputern eine wesentlich leistungsfähigere Datenverarbeitung als mit den heutzutage modernsten "Supercomputern" ermöglichen. Erste Verschlüsselungs-Techniken sind bereits auf dem Markt. Wie schnell die Verschränkung von Atomen zu Anwendungen führen wird, hängt von der weiteren Entwicklung brauchbarer Systeme für Quantencomputer ab.

Liebe Grüsse,
Eva

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