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"Quantenschaukel" eröffnet Einblicke. | Wien. Selbst ein gestandener Quantenphysiker wie Markus Aspelmeyer von der Universität Wien kann die Quantenwelt kaum begreifen. Gibt es doch in dieser Welt des winzig Kleinen Dinge, die es für das freie Auge nicht zu geben scheint: Licht ist zugleich Welle und Teilchen, und es kommt in genau bestimmten Energieportionen vor.
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"Quanten" nennen Physiker diese exakt definierten Pakete. Mit ihnen arbeiten sie seit rund einem Jahrhundert. Nun hat Andrew Cleland von der University of California in Santa Barbara eine "Quantenschaukel" konstruiert, die die Quantenwelt erstmals wenig für das Auge sichtbar macht.
Das öffnet nicht nur den Blick auf die Welt des Kleinsten. Sondern es ebnet auch den Weg zu neuen Technologien, von denen das Übertragen von Informationen eine sein könnte.
Normalerweise entstehen Quanten nur in Atomen, die einzeln schwer handhabbar sind. Die US-Forscher haben daher einen winzigen elektronischen Schaltkreis gebastelt, bei denen der elektrische Widerstand praktisch verschwindet. "Der Schaltkreis verhält sich wie ein einzelnes Atom und produziert einzelne Energiepakete", erklärt Markus Aspelmeyer.
Ein solches Energiequant leiten die Forscher auf ein winziges Plättchen aus einem Piezo-Material im Durchmesser vom 25. Teil eines Millimeters. Die elektrische Spannung verschiebt in diesem Miniplättchen elektrische Ladungen, die ihrerseits die einzelnen Atome bewegen und damit das Plättchen dicker oder dünner machen. Mit der elektrischen Spannung kann man das Plättchen sehr schnell schwingen lassen - genau nach diesem Prinzip löst ein Piezoteilchen in einem stumm geschalteten Handy bei einem Anruf Vibrationsalarm aus.
Im Experiment frieren die Forscher das Piezoplättchen auf eine Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt. Schaufelt der supraleitende Mini-Schaltkreis jetzt ein Energiequant zum ultratief gekühltem Plättchen, wird dieses größer und gibt das Quant wie bei einem Pingpong-Spiel wieder an den Schaltkreis zurück. Sechs Milliarden Mal würde das Piezoteilchen in einer Sekunde schwingen, wenn das Ganze nicht schon nach fünf oder sechs Durchgängen enden würde. Der Einblick in die sonst so unvorstellbare Welt öffne die Tür zu Technologien, in denen Quanten die "große Welt" gezielt steuern könnten, so die Forscher.
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