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.

➤ Mehr lesen: Revolutionärer Quantenmotor erzeugt Energie ohne Kraftstoff

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. 

➤ Mehr lesen: Erstmals Quanten-Teleportation über normales Glasfasernetzwerk gelungen

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.

➤ Mehr lesen: Zum ersten Mal wurde ein Quanten-Tornado erschaffen

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. 

➤ Mehr lesen: Wie funktioniert ein Quantencomputer?

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.