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Neues zum Beamen

Teil 1, 2
Spektakuläre Fortschritte auf dem Gebiet der Quantenteleportation. Wird Star Trek bald Realität?



Physiker beamen einen Laserstrahl

vor dem TeleporterPhysikern an der Australian National University in Canberra haben nach Berichten der Universität einen entscheidenden Durchbruch auf dem Gebiet der Quantenteleportation erreicht. Ihnen gelang es erstmals, einen Laserstrahl von einer Ecke ihres Labors in die andere zu versetzen. Das Team um Dr. Ping Koy Lam konnte damit zeigen, dass die bisher nur aus dem Reich der Phantasie bekannte Teleportation sehr real sein kann.
Das Team benutzte für den Versuch das aus der Quantenwelt bekannte seltsame Phänomen der Quantenverschränkung, um einen Laserstrahl, der ein codiertes Radiosignal enthielt, aufzulösen und anschließend ca. 1 Meter entfernt wieder erscheinen zu lassen.
Wie groß dieser Durchbruch ist, kann man daran ermessen, dass bisher schon das Beamen eines Photons, durchgeführt von Zeilinger 1998, als experimentelle Meisterleistung galt. Gegenüber der Zeitung "The Australian" sagte Dr. Lam: "Wir haben demonstriert, dass wir eine Milliarde von Photonen gleichzeitig zerstören können, um sie anderswo neu zu erschaffen.
Die Forscher erhoffen sich von ihren Experimenten Fortschritte bei der Entwicklung von Quantencomputern und der Kommunikationstechnologie. Quantenteleportation könnte schnellere optische Übertragung von Daten und 100% ig sichere Verschlüsselung ermöglichen. Quantencomputer wären in der Lage komplexe Probleme millionenfach schneller als heutige Computer zu lösen.
Demnächst will sich die australische Wissenschaftlergruppe auch an der Teleportation von Atomen versuchen.

nach einem Bericht in Spiegel-online
The Australian National University
(Juni 2002)



Neue Theorie zum Beamen von Atomen und großen Molekülen

Wie in "Beamen und Teleportation" dargestellt, ist die Quantenteleportation das erfolgversprechendste Konzept um ähnlich wie in Star Trek zu beamen. Kernstück der Quantenteleportation ist das bizarre Phänomen der Quantenverschränkung. Zwei Teilchen, die quantenmechanisch verschränkt sind, behalten diese Verschränkung auch, wenn sie sich in beliebiger Entfernung zueinander befinden und können so als eine Art Datenleitung benutzt werden.
Bisher benutzten die Physiker zur quantenmechanischen Verschränkung von Photonen, Elektronen und Atomen sehr unterschiedliche Methoden. Photonen wurden z.B. mit Hilfe eines Kristalls verschränkt, für Atome dagegen verwendete man optische Fallen.
Wie Suogato Bose (University of Oxford) und Dipankar Home (Bose-Institut Kalkutta) in einer Studie zeigen konnten, gibt es aber einen universellen Weg zur Verschränkung von Partikeln mit einer einzigen Methode.
Wird beispielsweise ein Elektron in einen sogenannten Beamsplitter geschossen, so kann das Elektron zwei Wege nehmen für welche exakt die gleiche Wahrscheinlichkeit gilt. Das Elektron wird damit in einen Superposition genannten Quantenzustand zerteilt. (Es nimmt sozusagen beide Wege.)
Werden zwei Elektronen gleichzeitig auf die Reise in den Beamsplitter geschickt, so befindet sich in der Hälfte der Fälle auf jedem der zwei Wege ein Elektron. Bose und Home wiesen mathematisch nach, dass derartige Elektronenpaare quantenmechanisch verschränkt sind.
Beide Elektronen können dabei aus ganz verschiedenen Quellen stammen. Außerdem ließe sich diese Technik auf jede Art von Objekten anwenden, solange der Strahl in einen Superpositionszustand zerteilt werden kann.
Damit ist eine theoretische Möglichkeit entdeckt worden, außer Photonen auch massive Partikel zu verschränken und zu teleportieren. Laut dem österreichischen Physiker Anton Zeilinger liegt die Möglichkeit große Objekte zu verschränken noch in ferner Zukunft. Zeilinger: "Die Technik von Bose und Home könnte es eines Tages möglich machen."

nach einem Bericht in Spiegel-online
(Februar 2002)



Gaswolken gekoppelt

Die für das Teleportieren von Teilchen wichtige quantenmechanische Verschränkung (Kopplung) stellt ein gegen äußere Einflüsse hochempfindliches System dar. Schon bei der geringsten Störung wird die Kopplung zerstört. Deshalb konnten Physiker bisher auch nur maximal vier Atome quantenmechanisch miteinander verschränken. Um so überraschender ist deshalb die Erfolgsmeldung eines dänischen Physikerteams. Ihnen gelang , was bisher undenkbar schien, die quantenmechanische Verschränkung von zwei getrennten Gaswolken aus insgesamt zehn Billionen Cäsiumatomen mit Hilfe von Laserlicht. Einige der Atome verharrten sogar bis zu einer halben Millisekunde in diesem Zustand - für Atome eine halbe Ewigkeit.

Damit ist nach Ansicht der Forscher bewiesen, das es möglich ist, makroskopische Objekte allein mit Laserlicht zu verschränken, eine Voraussetzung für die Quantenteleportation. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die Kopplung auch bei Raumtemperatur und über Hindernisse hinweg funktioniert.

Als nächstes wollen die Forscher den verschränkten Quantenzustand über einen längeren Zeitraum hinweg aufrechterhalten und auch feste Körper quantenmechanisch koppeln.

nach einem Bericht in Spiegel-online
(September 2001)