Quantenverschränkung von Molekülen: Ein Meilenstein für die Quantenforschung

DURHAM / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Quantenforschung hat einen bedeutenden Fortschritt erzielt: Wissenschaftler der Durham University in Großbritannien haben erfolgreich die Quantenverschränkung von Molekülen erreicht und diese für eine bemerkenswerte Zeitspanne stabil gehalten.

Die Quantenverschränkung ist ein faszinierendes Phänomen der Quantenphysik, das seit Jahrzehnten Wissenschaftler und Ingenieure gleichermaßen beschäftigt. Nun haben Forscher der Durham University einen bedeutenden Fortschritt erzielt, indem sie Moleküle erfolgreich verschränkt und diesen Zustand für fast eine Sekunde stabil gehalten haben. Diese Errungenschaft könnte weitreichende Auswirkungen auf die Entwicklung von Quantencomputern und anderen quantenmechanischen Anwendungen haben.

Im Zentrum dieses Durchbruchs steht die Verwendung sogenannter ‘magischer Pinzetten’, die es ermöglichen, Moleküle oder Atome präzise zu bewegen, ohne sie physisch zu berühren. Diese Technologie, die als ‘magic-wavelength optical tweezers’ bekannt ist, nutzt Lichtstrahlen, um eine stabile Umgebung für die Moleküle zu schaffen. In einer Vakuumkammer gefangen, wurden die Moleküle mit verschiedenen Laserstrahlen bearbeitet, um die Quantenverschränkung zu erreichen.

Die Quantenverschränkung ist ein Zustand, bei dem zwei Teile, wie Atome oder Moleküle, so miteinander verbunden sind, dass sie als Ganzes betrachtet werden müssen. Dies bedeutet, dass der Zustand eines Teilsystems nicht unabhängig vom anderen definiert werden kann. Albert Einstein bezeichnete diesen Effekt einst als ‘spukhafte Fernwirkung’, da die Verschränkung nicht lokal gebunden ist und über große Distanzen funktioniert.

Für die Quantencomputerforschung ist die Quantenverschränkung von zentraler Bedeutung. Verschiedene quantenmechanische Prozesse, insbesondere in der Quanteninformatik, basieren auf diesem Phänomen. Die verschränkten Zustände von Qubits, den Grundeinheiten der Quanteninformation, sind entscheidend für die Leistungsfähigkeit von Quantencomputern. Ein einzelnes Qubit hat keinen definierten Zustand, aber die Verschränkung von zwei Qubits kann einen definierten Zustand in ihrer Gesamtheit erzeugen.

Die Ergebnisse der Durham University könnten als Grundstein für weitere Experimente dienen, die das Verständnis von Quantenspeichern, Quantennetzwerken und komplexen Quantenmaterialien vertiefen. Die Fähigkeit, Moleküle zu verschränken und diesen Zustand stabil zu halten, eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung fortschrittlicher Quantenanwendungen.

In der Zukunft könnte diese Forschung dazu beitragen, die Effizienz und Leistungsfähigkeit von Quantencomputern erheblich zu steigern. Die Kontrolle über die Quantenverschränkung auf molekularer Ebene könnte auch neue Wege in der Quantensensorik und bei der Entwicklung von Quantenmaterialien eröffnen. Die Wissenschaftler der Durham University haben mit ihrer Arbeit einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der Quantenforschung geleistet, der das Potenzial hat, die technologische Landschaft nachhaltig zu verändern.