Durchbruch in Quantenforschung mit "magischer Pinzette" gelungen
Nicht weniger als einen Durchbruch in der Quantenphysik vermelden Forscher der britischen Durham University. Ihnen ist es gelungen, eine Quantenverschränkung von Molekülen herzustellen und diesen Zustand für eine gewisse Zeitspanne stabil zu halten.
Bei dem Experiment wurden komplexe Moleküle in einer Vakuumkammer gefangen und mit einer "magischen Pinzette" bearbeitet. Zusätzlich wurden verschiedene Laserstrahlen verwendet, um eine möglichst stabile Umgebung zu garantieren.
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Unter anderem mit solchen Instrumenten wurde das Experiment erfolgreich durchgeführt.
© Durham University
Moleküle präzise bewegen ohne anzufassen
Bei dieser "magischen Pinzette" handelt es sich um ein Werkzeug, das die Wissenschafter als "magic-wavelength optical tweezers" bezeichnen. Mithilfe von Lichtstrahlen können damit Moleküle oder Atome präzise bewegt werden, ohne dass sie physisch berührt werden müssen.
"Die Ergebnisse verdeutlichen die bemerkenswerte Kontrolle, die wir über einzelne Moleküle haben. Die Quantenverschränkung ist sehr fragil; dennoch konnten wir 2 Moleküle durch unglaublich schwache Wechselwirkungen verschränken und anschließend die Verschränkung für eine Zeitspanne von annähernd einer Sekunde aufrechterhalten", sagt der leitende Forscher Simon Cornish.
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Verschränkung funktioniert über Distanzen
Von einer Quantenverschränkung spricht man, wenn 2 Teile - Atome oder Moleküle - mit einander verschränkt werden, sodass sie als Ganzes betrachtet einen definierbaren Zustand einnehmen. Dabei ist es nicht möglich, den einzelnen Teilsystemen einen definierten Zustand zuzuordnen.
Die Verschränkung ist nicht lokal gebunden und funktioniert auch über größere Distanzen. Albert Einstein bezeichnet dies als "spukhafte Fernwirkung". Heutzutage ist dieser Effekt als Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon bekannt.
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Für Quantencomputer von zentraler Bedeutung
Das Phänomen der Quantenverschränkung ist für eine Vielzahl an quantenmechanischen und quantenphysikalischen Vorgängen von zentraler Bedeutung - unter anderem für Quantencomputer. Hier spielen die verschränkten Zustände von Qubits eine entscheidende Rolle.
Ein einzelnes Qubit hat in diesem Zusammenhang keinen definierten Zustand. Die Verschränkung von 2 Qubits hat in ihrer Gesamtheit jedoch einen definierbaren Zustand, was als nichtlokale Korrelation bezeichnet wird.
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Die Forschungsergebnisse, die an der Durham University erzielt wurden, sollen einen Grundstein für weitere Experimente in diese Richtung legen, wie es in einer Aussendung heißt. Die Quantenverschränkung von Molekülen stelle einen wichtigen Beitrag für das weitere Verständnis von Quantenspeichern, Quantennetzwerken, Quantensensorik sowie für komplexe Quantenmaterialien dar.
Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachpublikation Nature veröffentlicht.