• vom 29.02.2016, 23:06 Uhr

Natur


Quantenphysik

Auch Quanten können Pirouetten drehen




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  • Wiener Physikern gelang Quantenverschränkung in drei Dimensionen, die "absolute kryptographische Sicherheit" ermöglichen könnte.

Die Verschränkung in mehreren Dimensionen erfolgt über den Drehimpuls der Lichtteilchen.

Die Verschränkung in mehreren Dimensionen erfolgt über den Drehimpuls der Lichtteilchen.© Uni Wien Die Verschränkung in mehreren Dimensionen erfolgt über den Drehimpuls der Lichtteilchen.© Uni Wien

Wien. (est) Bei dem quantenphysikalischen Phänomen der Verschränkung bleiben kleinste Teilchen, etwa Photonen, über beliebige Entfernungen wie von Zauberhand miteinander verbunden. Das hat zur Folge, dass sie ohne sichtbare Ursache zur gleichen Zeit die gleichen Eigenschaften annehmen.

Physiker gehen davon aus, dass dieses Phänomen die Grundlage für ein abhörsicheres Internet bilden könnte. Allerdings sind sie noch nicht sehr weit. Denn bisher war es nicht möglich, mehr als zwei Teilchen in mehr als zwei Dimensionen zu verschränken - wodurch Information verloren ginge.


Wiener Forschern ist es nun gelungen, einen Schritt weiterzukommen. Sie können mehr als zwei Lichtteilchen in mehr als zwei Dimensionen verschränken. Als Anwendung halten sie "absolute kryptographische Sicherheit" für möglich. Der Quantenphysiker Anton Zeilinger und sein Team vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, der Universität Wien und der Universität Autonoma de Barcelona berichten über ihre Arbeiten im Fachjournal "Nature Photonics". Beim Design des Experiments hat ein Computerprogramm geholfen.

Kopf, Zahl, Kante und die sechs Seiten eines Würfels
Könnte man zwei Münzen miteinander verschränken, dann wäre das so: Wenn man eine Münze anschaut und sieht, dass Kopf oben liegt, würde augenblicklich auch die andere Münze Kopf zeigen. Der Physiker Albert Einstein bezeichnete dies abwertend als "spukhafte Fernwirkung". Mit der klassischen Physik ist die Verbindung nicht nachvollziehbar, da im besagten Augenblick keinerlei Information zwischen den beiden Teilchen übertragen wird. Vielmehr entstehen die Eigenschaften erst mit der Messung: Die Messung des einen Teilchens bestimmt augenblicklich die Eigenschaft des zweiten Teilchens, egal, wie weit weg es ist.

Physiker können heute bis zu 14 Teilchen verschränken. Umgelegt auf Münzen würde der Blick auf eine einzige Münze genügen, damit alle anderen 13 genau so aussehen wie sie. Allerdings hätte die zweidimensionale Verschränkung zur Folge, dass die fiktiven "Quantenmünzen" nur Kopf oder Zahl, aber nicht Kante zeigen könnten.

Die nun gelungene höher-dimensionale Verschränkung bedeutet, dass die Münze Kopf, Zahl und Kante zeigen kann. Und könnte man Spielwürfel verschränken, wäre dies - wegen der sechs Möglichkeiten - eine sechsdimensionale Verschränkung.

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Dokument erstellt am 2016-02-29 17:11:04
Letzte Änderung am 2016-02-29 17:19:33


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