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Durchbruch für verbesserte Präzisionsmessungen und Informationsverarbeitung erzielt

02.05.2018

Verschränkung ist ein Konzept in der modernen Physik, das ermöglicht, Präzisionsmessungen - wie beispielsweise in Atomuhren - noch genauer durchführen zu können, moderne Kryptografie perfekt zu sichern oder einen Quantencomputer zu entwerfen, der heutigen Supercomputern weit überlegen ist.

Derzeit bauen wissenschaftliche Arbeitsgruppen und auch Firmen möglichst große verschränkte Systeme Teilchen für Teilchen auf. Der derzeitige Rekord liegt bei 72 Teilchen. Prof. Carsten Klempt aus dem Institut für Quantenoptik der Leibniz Universität Hannover und sein Team verfolgen einen anderen Weg: Sie wollen die Verschränkung in großen Wolken von 10.000 ultrakalten Atomen erzeugen, denn die oben genannten Ziele benötigen eine möglichst große verschränkte Teilchenanzahl. Die Schwierigkeit besteht in dieser Vorgehensweise darin, dass die Atome ununterscheidbar am selben Ort mit gleichen Eigenschaften ausgestattet sind. Dies begünstigt zwar die Erzeugung von Verschränkung, erschwert es aber, diese nachzuweisen oder für Anwendungen wie Präzisionsmessungen anwendbar zu machen. Professor Klempt ist es nun in enger Zusammenarbeit mit theoretischen Physikern der Universität Bilbao/Spanien gelungen, die Verschränkung von identischen Atomen innerhalb einer Wolke direkt nachzuweisen. Die atomare Wolke wurde dafür räumlich in zwei Teile geteilt und die stark zusammenhängenden Messwerte zwischen den nun unterscheidbaren Atomen aufgezeichnet. Entsprechende Ergebnisse an den Universitäten Heidelberg und Basel bestätigen den Nachweis in unabhängigen Experimenten. Auf Basis dieser Ergebnisse arbeiten Forscher aktuell daran, wie die erzeugte Verschränkung tatsächlich in Richtung (Quanten-) Informationsverarbeitung oder Präzisionsmessungen eingesetzt werden kann. Dies eröffnet beispielsweise ganz neue Möglichkeiten für eine zukünftige Erforschung der Schwerkraft.

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