Wiener Forscher kontrollieren Glaskügelchen auf Quantenebene
Dieser Artikel ist älter als ein Jahr!
Quantenphänomene sind meistens sehr fragil. Meistens werden nur wenige Teilchen studiert, und das gut abgeschirmt von der Umwelt. Forscher*innen der Uni Wien, TU Wien und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften haben nun Glaskügelchen, die aus ungefähr einer Milliarde Atome bestehen, vermessen und auf Quantenebene kontrolliert, erklärt die Uni Wien in einer Aussendung.
Die Messmethode erreichte dabei beinahe das Limit, das von der Heisenberg’schen Unschärferelation vorgegeben wird. Das bedeutet: Mehr Präzision lässt die Physik grundsätzlich nicht zu. Das Ziel war, die Pendelbewegung des Glaskügelchens exakt zu kontrollieren.
Den Forscher*innen ist das mit einer speziellen Methode aus der Regelungstechnik gelungen, die erstmals in dieser Form auf Quantensysteme angewendet wurde. Die Ergebnisse wurden nun im Fachjournal "Nature" publiziert. Die Regelungstechnik half deshalb weiter, weil es da generell darum geht, Systeme so zu beeinflussen, dass sie ein gewünschtes Verhalten aufweisen.
"Bei klassischen Regelungsaufgaben hat die Messung keinen oder nur einen vernachlässigbaren Einfluss auf das System. In der Quantenphysik lässt sich dieser Einfluss aber grundsätzlich nicht verhindern. Wir müssen daher auch neuartige regelungstechnische Methoden entwickeln“, so Andreas Kugi von der TU Wien.
Infrarotaufnahme des vor dem Mikroskopobjektiv gefangenen Teilchens im Quantengrundzustand.
© Lorenzo Magrini/Constanze Bach/Aspelmeyer Group/University of Vienna
So hat es funktioniert
Das vom Glaskügelchen zurückgestreute Licht wurde mit einer Mikroskopietechnik möglichst vollständig detektiert, daraus ermittelte man in Echtzeit die aktuelle Position des Kügelchens mit einer Präzision im Pikometer-Bereich und passte dann ein elektrisches Feld immer genau so an, dass es der Bewegung des Glaskügelchens entgegenwirkte. Auf diese Weise gelang es, das gesamte Kügelchen gezielt abzubremsen und in einen Bewegungszustand zu versetzen, der dem quantenphysikalischen Grundzustand entspricht.
Für die Forscher*innen ist das ein großer Erfolg, der das Potenzial dieser neuen Verbindung aus Quantenphysik und Regelungstechnik zeigt. Die Forschungsgruppen wollen daher daran weiterarbeiten. Potentielle Anwendungsmöglichkeiten reichen von Quantensensoren bis zu Technologien aus dem Bereich der Quanteninformation.
Kommentare