Grundlagenforschung liefert neue Erkenntnisse für Quantencomputer Quanten-Rauschen stört Gleichklang der Atome - scinexx | Das Wissensmagazin
Anzeige
Anzeige

Grundlagenforschung liefert neue Erkenntnisse für Quantencomputer

Quanten-Rauschen stört Gleichklang der Atome

Die absolute Stille gibt es nicht. Immer ist ein, wenn auch noch so leises Rauschen vorhanden, selbst in der Welt der Quanten. Wie aber lässt sich dieses messen? Im Quantenreich ist das eine komplizierte Angelegenheit. Ein internationales Wissenschaftlerteam berichtet nun aber in der Online-Ausgabe von „Nature Physics“ über ein neues Experiment, bei dem es das Quanten-Rauschen gemessen hat. Die neuen Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung könnten für die Entwicklung von Quantencomputern wichtig sein.

{1r}

Für ihre Arbeit verwendeten die Wissenschaftler um den Physiker Jörg Schmiedmayer vom Atominstitut der Österreichischen Universitäten und sein Team von der Universität Heidelberg zusammen mit US-amerikanischen Kollegen ein paar tausend Rubidium-Atome, die bis auf wenige Nanograd an den absoluten Nullpunkt von -273,15 Grad Celsius abgekühlt wurden.

Bose-Einstein-Kondensat erzeugt

Bei dieser Temperatur nehmen die Atome den Zustand des so genannten Bose-Einstein-Kondensats (BEC) ein. Die einzelnen Teilchen verlieren dabei ihre Identität, sie verhalten sich wie ein riesiges Superatom und bewegen sich sozusagen im Gleichklang.

Das Quanten-Rauschen sorgt aber dafür, dass dieser Gleichklang ab einer gewissen Menge von Atomen gestört wird. Diesen Umstand machten sich die Physiker in ihrem Experiment zu Nutze, indem sie zwei Ketten von Rubidium-Atomen im Zustand des BEC zur Interferenz brachten und das dabei entstehende Interferenzmuster mit einem Laser beleuchteten und fotografierten. Die Interferenzbilder zeigen die Störungen des Gleichklangs der beiden Ketten in Form von in Wellenlinien verbogenen Mustern anstatt gerader Streifen bei völliger Harmonie der Teilchen.

Anzeige

Thermisches Rauschen oder Quanten-Rauschen?

„Selbst bei diesen niedrigen Temperaturen ist es schwierig, das thermische Rauschen von dem fundamentalen Quanten-Rauschen zu unterscheiden“, erläutert Schmiedmayer eine weitere Problematik des Experimentes. Denn die bei dem Experiment noch vorhandene Temperatur von weniger als einem millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt verursacht immer noch ein thermisches Rauschen.

Mit Hilfe von statistischen Auswertungen der Bilder ist es den Wissenschaftlern nun jedoch erstmals gelungen, thermisches Rauschen und echtes Quanten-Rauschen voneinander zu trennen.

{2l}

Auf dem Weg zum Quantencomputer

Derartige Grundlagenarbeiten könnten vielleicht in Zukunft bei der Entwicklung eines Quantencomputers von Bedeutung sein. „Wenn man ein Quantensystem haben will, das rechnet, dann wird alles noch viel komplizierter“, betont Schmiedmayer und weist darauf hin, dass das jetzt vorgestellte Experiment es ermöglicht zu erkennen, wie sich Quanteneigenschaften selbst zerstören können.

Eine wichtige Voraussetzung, um vielleicht irgendwann einmal einen Quantencomputer zu bauen. „Wahrscheinlich muss aber erst noch die entsprechende Technologie dafür entwickelt werden, wie das die Halbleiter-Technologie für die heutigen Computer ist“, schränkt der Physiker ein.

(idw – Universität Heidelberg, 09.05.2008 – DLO)

Anzeige

In den Schlagzeilen

Diaschauen zum Thema

Dossiers zum Thema

News des Tages

2018 VG18

Fernstes Objekt des Sonnensystems entdeckt

Mars: Rätsel um verschwundenes Methan

Europa: Diese invasiven Arten sind am gefährlichsten

Hatten schon die Dino-Vorfahren Federn?

Bücher zum Thema

Einsteins Spuk - Teleportation und weitere Mysterien der Quantenphysik von Anton Zeilinger

Donnerwetter - Physik - von Peter Häußler

Skurrile Quantenwelt - von Silvia Arroyo Camejo

Faszination Nanotechnologie - von Uwe Hartmann

Die Welt hinter den Dingen - von Ludwig Schultz und Hermann- Friedrich Wagner

Die Wunder maschine - Die unendliche Geschichte der Daten- verarbeitung von Herbert Matis

Top-Clicks der Woche

Anzeige
Anzeige