Themenkreis * Wiener Quantenphysiker weisen "spukhafte Fernwirkung" nach 

Kat.: Alle Kategorien




  Home

 

 

12. Nov. 2015

Wiener Quantenphysiker weisen "spukhafte Fernwirkung" nach

Internationaler Forscherteam gelang Nachweis der Quantenverschränkung in bisher ungeahnter Genauigkeit

Wien - In einer internationalen Zusammenarbeit rund um Quantenphysiker Anton Zeilinger gelang es Quantenforscher/inne/n der Gruppe Quantenoptik, Quantennanophysik und Quanteninformation der Fakultät für Physik an der Universität Wien und des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) Wien der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW), die von Albert Einstein einst als "spukhafte Fernwirkung" bezeichnete Verschränkung von Teilchen erstmals vollständig nachzuweisen. Darüber berichten die Forscher/innen in einer Veröffentlichung auf der Open Access-Plattform arXiv.org, die zeitgleich auch beim Fachblatt "Physical Review Letters" eingereicht wurde.

Bei der "spukhaften Fernwirkung" handelt es sich um ein Phänomen der Verknüpfung von kleinsten Teilchen mit Besonderheiten, die mit unserer alltäglichen Weltanschauung nur schwer in Einklang zu bringen sind: Einerseits haben Messungen an einem der Teilchen sofortige Wirkungen auf das andere Teilchen, selbst wenn die beiden weit voneinander entfernt sind, wodurch es zu stark korrelierten Messergebnissen kommt. Andererseits sind, gemäß der Quantentheorie, die gemessenen Eigenschaften der Teilchen bis zu ihrer Messung unbestimmt.

Bereits 1964 hatte der Physiker John Bell einen Vorschlag formuliert, wie sich diese Fernwirkung experimentell überprüfen lasse. Bei allen bisherigen Experimenten zur Quantenverschränkung blieben aber stets noch Schlupflöcher, sogenannte "loopholes", bestehen. Nun aber gelang es Forscher/inne/n von Universität Wien und ÖAW diese "loopholes" mit einer speziellen Versuchsreihe im Keller der Wiener Hofburg zu schließen. Die Erbringung dieses quantenmechanischen Mosaiksteins konnte damit in Wien und bei einem zeitgleich vom US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology (NIST) durchgeführten Experiment erreicht werden (siehe: http://www.nist.gov/pml/div686/20151105loophole.cfm ).

Bei ihrem Experiment in einem Kellergang der Wiener Hofburg gingen die Forscher/innen folgendermaßen vor: Zunächst wurden Photonen paarweise erzeugt und in einem speziellen Aufbau miteinander verschränkt. Anschließend wurden die beiden Lichtteilchen getrennt, um sie in optischen Glasfasern zu zwei, jeweils 30 Meter entfernten Messstationen zu schicken. Während die Photonen auf dem Weg zu den Messstationen waren, wählte ein Zufallsgenerator die Ausrichtung zur Messung der Polarisation, also der Richtung ihrer Schwingung. Schließlich wiesen neuartige hochempfindliche supraleitende Detektoren die Photonen bei den Messstationen nach.

Durch die spezielle räumliche Ausrichtung und den zeitlichen Ablauf der einzelnen experimentellen Schritte konnten die Forscher/innen in Wien die drei wichtigsten Schlupflöcher in einem Experiment schließen: Zum einen ist es durch die räumliche Trennung der beiden Messstationen unmöglich, dass sich die Messapparate durch Kommunikation, deren Geschwindigkeit durch die Lichtgeschwindigkeit limitiert ist, gegenseitig "absprechen" können, um so die starke Korrelation der Messergebnisse zu erzeugen. Zum anderen wurde die Wahl der Messeinstellung von einem Zufallsgenerator getroffen und zeitlich so arrangiert, dass Unabhängigkeit gewährleistet werden kann. Und schließlich wurde mithilfe der hochempfindlichen Photonendetektoren und einer hocheffizienten Quelle der verschränkten Teilchen sichergestellt, dass ein repräsentativer Teil aller erzeugten Teilchen auch nachgewiesen werden konnte.

"Ein Experiment ohne Schlupflöcher ist gleichzeitig die Bestätigung, dass Quantenkryptographie wirklich abhörsicher sein kann", sagt Quantenphysiker Anton Zeilinger: "Unser Experiment war eine experimentelle tour de force über mehrere Jahre. Das Resultat war nur möglich, weil das Experiment mehrere Komponenten zusammenbringt, die den besten Stand der technologischen Entwicklung repräsentieren."

Neben den Forscher/inne/n von Universität Wien und ÖAW waren auch Wissenschaftler/innen folgender Institutionen an dem Experiment beteiligt: Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching bei München, Institutionen för Systemteknik der Universität Linköping, ICFO – Institut de Ciencies Fotoniques, Barcelona, ICREA -Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados, Barcelona, Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Berlin, NIST -National Institute for Standards and Technology, Boulder/Colorado.

Die Forschungsarbeit wurde unterstützt von: European Research Council, FWF - Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung und Österreichische Akademie der Wissenschaften.

Publikation
Marissa Giustina, Marijn A. M. Versteegh, Sören Wengerowsky, Johannes Handsteiner, Armin Hochrainer, Kevin Phelan, Fabian Steinlechner, Johannes Koer, Jan-Ake Larsson, Carlos Abellán, C Amaya, Valerio Pruneri, Morgan W. Mitchell, Jörn Beyer, Thomas Gerrits, Adriana E. Lita, Lynden K. Shalm, Sae Woo Nam, Thomas Scheidl, Rupert Ursin, Bernhard Wittmann, Anton Zeilinger (2015).

A significant-loophole-free test of Bell's theorem with entangled photons. arXiv:1511.03190
Link zur Publikation: http://arxiv.org/abs/1511.03190

Österreichische Akademie der Wissenschaften

 

1    2 .... 28
Wien - 30. März 2021
 

Look Down im Lockdown - Frühjahrsputz mit der GLOBAL 2000 Dreckspotz App

Müll in der Natur ist ein großes Problem - aber gemeinsam können wir etwas dagegen tun

Athens - 30. März 2021
 

Künstliche Intelligenz lässt Blinde sehen

Smarter Rucksack voll mit Hightech - Führhund und Blindenstock werden überflüssig

Espoo/Uusikaupunki - 24. März 2021
 

Biologisch abbaubares Plastik aus Soja-Abfall

Finnische Wissenschaftler machen Nahrungs- und Futtermittel als Ausgangsstoffe überflüssig

 
Wien - 22. März 2021
 

Drei Viertel der Kosmetikprodukte mit Plastik belastet

664 Artikel untersucht - Greenpeace fordert Aus von Plastik in Make-up, Puder & Co.

Turku - 05. März 2021
 

Automatisierung vergrämt viele Angestellte

Tätigkeit wirkt weniger bedeutsam, wenn Maschinen Routine-Aufgaben übernehmen

Tokyo/Wien - 04. März 2021
 

Zehn Jahre nach Fukushima Super-GAU

Bevölkerung ist immer noch gefährlicher Strahlung ausgesetzt

 
Wien - 04. März 2021
 

Fleischhandel in der EU Mitschuld an Bränden im brasilianischen Pantanal

EU-MERCOSUR-Pakt würde Umweltzerstörung weiter ankurbeln

Wien - 02. März 2021
 

WWF fordert Rettungspaket gegen Artensterben und Flächenfraß in Österreich

Hälfte der Lebensraumtypen bedroht, ein Drittel der Tier- und Pflanzenarten auf Roter Liste

Wien - 09. Februar 2021
 

Verbauung in Österreich verschlingt fast 100 Quadratmeter Boden pro Minute

WWF-Bodenreport: Flächenfraß bedroht Umwelt, Gesundheit und Ernährungssicherheit

 
Wien - 27. Januar 2021
 

Petitionsübergabe vor dem Bundeskanzleramt fordert Pfandsystem

GLOBAL 2000 appelliert an Bundeskanzler Kurz: Rasche Entscheidung für Pfand und Mehrweg

College Park/Annapolis - 25. Januar 2021
 

Schutz vor Gesichtserkennung

"LowKey" laut US-Wissenschaftlern sehr effektiv gegen Amazon- und Microsoft-Algorithmen

Wien - 14. Januar 2021
 

Sportartikel-Test: Jedes vierte Produkt enthält Giftstoffe

Fortpflanzungsschädigende Weichmacher in Sportartikeln gefunden

 
1    2 .... 28

© 2021 by Themenkreis und der jeweiligen Aussender. Alle Rechte vorbehalten.

  RSS-Feed     Impressum & Disclaimer