Einem Team von Physikern des City College in New York ist es gelungen, gewöhnliche Laserstrahlen so zu manipulieren, dass er eine Quantenverschränkung simuliert. Auf diese Art und Weise ließen sich Informationen in der Kommunikationstechnologie deutlich schneller übertragen.


Blick durch Wand
Foto: Andrew Adams, Flickr, CC BY-SA 2.0

Quantenverschränkung: Verbundene Teilchen

Bei Quantenverschränkung handelt es sich um einen Effekt aus der Quantenphysik, der ein Elektronenpaar beschreibt, das einen bestimmten Zustand so teilt, dass es sich nicht mehr als Kombination von Ein-Teilchen-Zuständen beschreiben lässt, sondern nur als einen gemeinsamen Zustand. In der Quantenmechanik “kollabiert” ein System, wenn man eine Eigenschaft eines bestimmten Partikels misst, wie etwa seine Energie. Der Wert dieser Eigenschaft bleibt dann gleich. Wenn diese Eigenschaft mit anderen Partikeln mittels einer Quantenverschränkung verbunden ist, dann betrifft dieser Kollaps das gesamte Partikelsystem. Dieser Effekt wurde ursprünglich als Bruch der Relativität gesehen, da er auch Partikel betreffend kann, die beliebig weit voneinander entfernt sind. In der Realität werden aber keinerlei Informationen zwischen den Partikeln übertragen, die Relativität bleibt also unberührt.

At the heart of quantum entanglement is ‘nonseparability’ – two entangled things are described by an unfactorizable equation. Interestingly, a conventional laser beam (a laser pointer)’s shape and polarization can also be nonseparable”, erklärt der Doktorand Giovanni Milione, der der Hauptautor der Studie ist, die in dem Fachmagazin Optics Letters veröffentlicht wurde.


Verdoppelung der Bandbreite

Durch Manipulation eines Laserstrahls gelang es den Wissenschaftlern, einen solchen Verschränkungszustand innerhalb des Strahls zu simulieren. Auf diese Weise ist es möglich, mit einer einzelnen Messung doppelt so viele Informationen aus dem Strahl zu entnehmen. “In principal, this could be used to double the data speed of laser communication. While there’s no ‘spooky action at a distance,’ it’s amazing that quantum entanglement aspects can be mimicked by something that simple”, so Co-Autor Robert Alfaro, der Professor für Physik am City College ist.

Ob es je zu einer tatsächlichen Anwendung der Technologie, bspw. zur Erweiterung der Bandbreite des Internets, kommen wird, ist aber nicht bekannt. Bisher handelt es sich nur um eine theoretische Errungenschaft.

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