Quantenteleportation und Weltraum, die Zukunft des Quantencomputers?
– Nachrichten vom 18. Juli 2017 –
Quantenverschränkung ist ein Phänomen, bei dem zwei Teilchen Zustände unabhängig voneinander haben, unabhängig von ihrer geographischen Entfernung. Die Reaktionen zwischen zwei verschränkten Teilchen scheinen augenblicklich zu sein. Wenn zum Beispiel zwei Photonen verschränkt sind und der Zustand des Photons A in Frankreich geändert wird, wird das Photon B in den Vereinigten Staaten sofort auf diese Änderung reagieren.
Unser Wissen über das Reale wird von zwei großen Theorien bestimmt: einerseits von der Quantenmechanik, die unter anderem Quantenverschränkung voraussagt, und andererseits von der allgemeinen Relativitätstheorie, die unter anderem vorschreibt, dass nichts die Lichtgeschwindigkeit überschreiten kann. Die erste Theorie besagt, dass zwei Teilchen sofort in großen Entfernungen interagieren können, und die andere Theorie sagt, dass es unmöglich ist. Und doch ist jede dieser beiden Theorien essentiell für unser Verständnis der Welt.
Quantenverschränkung ist das Phänomen, das uns erlaubt, über Quanten-Teleportation zu sprechen. In diesem Fall werden verschlungene Partikel verwendet, um einen Zustand sofort über eine sehr große Entfernung zu übertragen. Das heißt, es gibt keine Übertragung von Energie oder Materie. Es gibt also nicht viel mit Teleportation zu tun, wie wir es uns vorstellen. Um eine solche Erfahrung zu erreichen, hat China einen Satelliten in den Orbit gebracht. Es ist mit einem Photonenempfänger ausgestattet, der den Quantenzustand eines einzelnen Photons bestimmen kann. Das chinesische Team hat daher Photonen von einer 4000 Meter über dem Meeresspiegel gelegenen Basis in Tibet verschränkt. Dann schickten sie eines dieser Photonen zum Satelliten, während das andere Photon des verschränkten Paares auf dem Boden blieb. Sie maßen und manipulierten schließlich die Photonen auf dem Boden und im Weltraum. So könnte das Phänomen der Quantenteleportation auftreten. Dieses Experiment war schon vorher gemacht worden, aber nie über eine so lange Distanz: Die chinesische Erfahrung beinhaltet eine 1200 km Quantenteleportation, während der vorherige Rekord 100 km betrug.
Quanten-Teleportation könnte eine sehr wichtige Rolle im Quantencomputer spielen. Der Raum ist das ideale Medium für die Ausbreitung von Teilchen ohne Verluste aufgrund der Atmosphäre, daher sollten sich Experimente im Raum vermehren.
Bild vom Wissenschaftsmagazin
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