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Teleportation von Atom bzw. dessen Eigenschaft

Füchsin schrieb am 17. Juni 2004 um 12:29 Uhr (752x gelesen):

Und nochmals zum Thema: (Aus:Uni-online-Mitteilung der Leopold-Franzens-Universität, Innsbruck) http://www2.uibk.ac.at/ipoint/news/uni_und_forschung/20040617.html?id=1111

"Erste Teleportation mit Atomen"
17.6.2004

Forscher der Universität Innsbruck und des
neugegründeten Akademie-Instituts für
Quantenoptik und Quanteninformation haben
gemeinsam mit einem Physiker des Los Alamos
Labors in den USA die Teleportation des
Quantenzustands eines Atoms zu einem zweiten
Atom demonstriert. Dies ist das erste Mal, dass
tatsächlich der Zustand eines atomaren
Teilchens (im Gegensatz zu Lichtstrahlen) in
vollständig kontrollierter Weise teleportiert
wurde.


Für den Leiter der erfolgreichen Forschungsgruppe, Univ.-Prof. Rainer Blatt, "ist es von
grundsätzlicher Bedeutung, dass sich die theoretischen Ansätze der Quantenwelt - deren
Verhalten Phänomene erzeugt, die wir aus unserem Alltagsleben nicht kennen - in
Experimenten in die Wirklichkeit umsetzten lassen. Das aktuelle Experiment zeigt
überdies die Möglichkeit für eine zukünftige hochmoderne technologische Nutzung von
Quanteninformationsverarbeitung auf. Durch geschicktes Anwenden der grundlegenden
Eigenschaften quantenmechanischer Systeme kann diese Technologie wesentlich
leistungsfähiger Daten verarbeiten und kommunizieren, als dies zurzeit mit den
modernsten Supercomputern möglich ist."

Das Experiment
Die renommierte Wissenschaftszeitschrift "Nature" berichtet in ihrer aktuellen Ausgabe
über das Innsbrucker Experiment. Einzelne, ionisierte Kalziumatome wurden auf extrem
niedrige Temperaturen abgekühlt (nur wenige Millionstel über dem absoluten Nullpunkt).
Mit Lasern konnten die Wissenschaftler den internen Zustand der Atome - ihre
Quantenzustände - sehr genau kontrollieren und zunächst zwei Atome miteinander
verschränken. Dann wurde eines dieser beiden Atome mit einem dritten Atom
verschränkt, dessen Zustand teleportiert werden sollte. Durch eine Messung dieses
Paares und eine Reihe von Laserpulsen, abhängig vom Ergebnis dieser Messung, konnte
der Zustand des zu teleportierenden Atoms auf das verbleibende Atom über eine
Entfernung von 10 Mikrometern übertragen werden.

Der Schlüssel zur Teleportation...
... eines Quantenzustands liegt in der faszinierenden und eigenartigen
quantenmechanischen Verbindung, die zwischen zwei oder mehreren Teilchen hergestellt
werden kann, der so genannten Verschränkung. Dabei ist der Zustand aller Teilchen
wohlbekannt aber der Zustand jedes einzelnen Teilchens völlig unbekannt.
Dieser Begriff wurde von dem österreichischen Physiker Erwin Schrödinger bereits in den
dreißiger Jahren des letzten Jahrhunderts eingeführt und führte zu kontroversen
Diskussionen mit Albert Einstein. Die Verschränkung von einzelnen elementaren Trägern
von Information (Quantenbits) stellt den grundlegenden Mechanismus eines möglichen
zukünftigen Quantencomputers dar. An dieser revolutionären, neuen Technologie der
Quanteninformationsverarbeitung wird derzeit weltweit intensiv geforscht. 1993 machte
eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern um Charles Bennett von IBM einen
Vorschlag, wie die Verschränkung für die Teleportation des Quantenzustands eines
Teilchens zu einem anderen eingesetzt werden könnte. War dies zunächst nur
theoretische Neugier, so konnten innerhalb weniger Jahre in einigen Experimenten
verschiedene Aspekte dieses Protokolls zur Teleportation demonstriert werden. Es
erforderte jedoch die Entwicklung kleiner Prototypen von Quantencomputern, um das
gesamte Experiment durchführen können. Dies ist nun erstmals in den Labors der
Innsbrucker Quantenphysiker um Rainer Blatt gelungen. Ähnliche Ergebnisse werden
auch vom amerikanischen National Institute of Standards and Technology berichtet.
Neben Rainer Blatt waren am Innsbrucker Experiment Mark Riebe, Hartmut Häffner,
Christian Roos, Wolfgang Hänsel, Jan Benhelm, Gavin Lancaster, Timo Körber, Christoph
Becher, Ferdinand Schmidt-Kaler aus Innsbruck and Daniel F. James aus Los Alamos
beteiligt.

Im Vorjahr hat die Österreichische Akademie der Wissenschaften ein eigenes Institut für
Quantenoptik und Quanteninformation gegründet, um die in den letzten Jahren erzielten
internationalen Spitzenleistungen im Bereich der Quantenphysik weiter zur fördern. Im
Rahmen des Akademieinstituts arbeiten in Innsbruck vier Forschungsgruppen rund um die
Professoren Rainer Blatt, Rudolf Grimm, Hans Briegel und Peter Zoller und in Wien die
Forschungsgruppe von Prof. Anton Zeilinger. (cf/bb)

(© Büro für Öffentlichkeitsarbeit, Universität Innsbruck)

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