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Erste Quantenteleportation von Licht auf Materie gelungen


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5 Antworten in diesem Thema

#1 yiyippeeyippeeyay

yiyippeeyippeeyay

    Interstellargestein

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Geschrieben 06 Oktober 2006 - 23:04

In der aktuellen ZEIT (aber leider ausnahmsweise noch nicht on-line :P) gibt es einen Artikel von Hrn. Hürter mit dem Titel "Wanderung zwischen den Welten" (und +- dem Threadtitel als Untertitel); angeblich ein großer Durchbruch (zum Übertragen UND Speichern von Quantenzuständen^). Ich zitiere einen kleinen Auszug:

[Physiker des Niels-Bohr-Instituts der Uni Kopenhagen] schickten einen Hilfspuls aus einem Laser durch das magnetisierte Cäsiumgas und mischten ihn mit dem Lichtpuls, den sie teleportieren wollten. Den gemischten Puls analysierten sie per Computer und schickten das Ergebnis durch eine herkömmliche Datenleitung zurück zum Cäsiumgas, das sie in einem kleinen Glaswürfel aufbewahrten. Ein gezielter Stromstoß durch eine Spule richtete die Atome dann so aus, dass ihr Schwingungszustand im Magnetfeld getreu dem ursprünglichen Zustand des Lichtpulses entsprach.

Wiebitte? Nur soviel habe ich vom weiteren Lesen verstanden, dass das erste Erzeugen des Hilfslichtpulses (ab hier: HLI) im Gas notwendig ist, um Zustände der Gasatome mit denen des HLI zu "verschränken", damit der später durch den HLI erzeugte Strompuls die Gasatome in den selben Quantenzustand wie den ursprünglichen Lichtpuls (nicht der HLI!) versetzen kann. Oder so. Kann es mir jemand an Board erklären? Was ist der Sinn dieser Teleportation wenn man eh einen Lichtpuls schicken muss, um den vermischten Quantenzustand zu "enkapsulieren"? Evtl. hilft noch dieser ältere ZEIT-Artikel zum Thema, den ich gerade lese. (^ leider nicht schneller als Licht - noch immer kein Ansible... :P)

/KB

Yay! Fantasy-Reimerei Mitte August...
[..] Verzweiflung beschlich sie im Stillen.

Da ergriff eins der kleinsten das Wort:

"Wenn sich all unsere Wünsche erfüllen,

dann wünschen wir einfach mit Willen

die Wünsche-Erfüllung fort!"

Sie befolgten den Rat und von Stund an war

wieder spannend das Leben und heiter.

Die Kinder war'n froh wie vor Tag und Jahr

und vielleicht gar ein wenig gescheiter.

(BewohnerInnen der Stadt der Kinder, aus der "Geschichte vom Wunsch aller Wünsche", aus Die Zauberschule & andere Geschichten, Neuauflage im Thienemann-Verlag, S. 93, von Ende)


#2 Donnie Darko

Donnie Darko

    Mikronaut

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Geschrieben 07 Oktober 2006 - 22:22

Ich habs noch nicht gelesen, aber der Zeit-Artikel wird sich bestimmt auf diesen nature Artikel berufen: http://www.nature.co...ature05136.html Ein sehr ähnliches paper (nach dem Vergleich der Zusammenfassungen zu schließen) findet man auf dem preprint-server arXiv: http://arxiv.org/abs/quant-ph/0605095 Ist allerdings Physik-Kauderwelsch. :o Ich werd mal gucken, ob ich daraus schlau werde. Zunächst vielleicht kurz etwas zur Durchführung der Quanten-Teleportation. Im Allgemeinen kann man den Zustand eines quantenmechanischen Systems nicht kopieren. Eine Ausnahme ist wenn man den Zustand schon genau kennt oder ihn mit 100%iger Sicherheit messen kann. Kopieren geht nicht, aber teleportieren. Bei der Quanten-Teleportation wird nicht wie bei Star Trek Materie oder Energie übertragen, sondern "nur" der Zustand eines Quantensystems. <_< Das einfachste Quantensystem ist ein System mit zwei möglichen Energiezuständen, auch Qubit genannt. Aber anders als ein klassisches System mit zwei möglichen Zuständen - ein Bit oder eine Münze - kann sich so ein Qubit nicht nur in einem dieser beiden (Basis-)Zustände befinden, sondern in einer beliebigen Überlagerung. Aber ich schweife ab. Der Ausgangspunkt für die Quanten-Teleportation sind zwei Qubits, die miteinander "verschränkt" sind. Das bedeutet, dass sie keine Individualität mehr besitzen, sondern Teil eines Ganzen (des sogenannten EPR*-Paares) sind. Alles, was man mit dem einen Qubit macht, beeinflusst daher auch das andere.**** Alice bekommt eines der Qubits des "EPR-Paares", und Bob das andere. Alice bleibt auf der Erde, Bob fliegt auf den Mars. Jetzt möchte Alice ein unbekanntes** Qubit zu Bob schicken. Kopieren geht nicht, den Zustand des Qubits messen auch nicht***, daher muss sie sich was anderes einfallen lassen. Sie "verschränkt" das unbekannte Qubit mit ihrem Teil des "EPR-Paares". Damit ist es auch automatisch mit dem Qubit von Bob "verschränkt", d. h. die drei Qubits gehören jetzt irgendwie zusammen, egal wie weit sie voneinander weg sind. Jetzt misst Alice den Zustand ihrer beiden Qubits: des Qubits von dem "EPR-Paar" und des neuen, unbekannten, Qubits. Damit wird ihr unbekanntes Qubit "zerstört" (oder vorsichtiger: verändert). Durch die vorherige "Verschränkung" mit Bobs Qubit ist allerdings eine Art "Fingerabdruck" des originalen unbekannten Qubits noch erhalten geblieben. Die Frage ist nur, wie Bob daraus den unbekannten Zustand von Alice (mittlerweile zerstörten) Qubits auf sein Qubit übertragen kann. Dazu schickt Alice die Messergebnisse ihrer beiden Qubits z.B. per Telefon (daher keine Überlichtschnelle Teleportation) an Bob. Es gibt mehrere mögliche Messergebnisse (in diesem Beispiel 4 um genau zu sein), die sie erhalten könnte. Je nachdem, welches Ergebnis Alice bekommen hat, führt Bob nach einem vorher festgelegten Rezept eine Manipulation an seinem Qubit aus. Diese Manipulation wandelt den "Fingerabdruck" von Alice's unbekanntem Qubit so um, dass sein Qubit danach exakt den gleichen Zustand hat wie das unbekannte Qubit von Alice, das sie ihm schicken wollte. Das wars schon. :wink2: Da das ursprüngliche unbekannte Qubit von Alice bei ihrer Messung "zerstört" wurde, kann man davon sprechen, dass das Qubit teleportiert wurde: am Ausgangsort (Erde) nicht mehr vorhanden, dafür auf dem Mars bei Bob. Gar nicht so einfach ohne Mathematik zu beschreiben. Ich hoffe trotz einiger Fachbegriffe den Ablauf einer Quanten-Teleportation etwas nachvollziehbarer gemacht zu haben. Zurück zu der neuen Arbeit: Bisher wurden Zustände in Experimenten von Lichtteilchen auf ein andere Lichtteilchen übertragen oder auch von einem Materieteilchen auf ein anderes, aber gleichartiges Materieteilchen. In der neuen Arbeit wird nun erstmals der Zustand zwischen Licht und Materie, also zwischen zwei unterschiedlichen Arten von Quantensystemen, teleportiert. Mal gucken, ob ich an die Nature-Ausgabe komme. Vielleicht geht ja auch der Zeit-Artikel, auf den Du Dich beziehst, irgendwann online. Ob ich dann aber helfen kann, steht in den Sternen... :ufo: DD --- * Einstein, Podolski und Rosen -> eine Anspielung auf dessen Veröffentlichung "Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality be Considered Complete?". Sie waren der Meinung die richtige Antwort ist "Nein!"; alle Experimente zur Überprüfung behaupten das Gegenteil. Das kann nur bedeuten, die Natur lügt... ;) ** Wenn sie es kennen würde wäre die Sache trivial. *** Damit würde sie es verändern (es wäre nach der Messung in einem der beiden oben erwähnten Basiszustände) und Alice hätte leider immernoch keine vollständige Information über den vorigen Zustand. **** Ich habe gerade den alten Zeit-Artikel überflogen: "Verschränkung ist, wenn man das eine Teilchen kitzelt und das andere lacht" hehe, das muss ich mir merken...

#3 yiyippeeyippeeyay

yiyippeeyippeeyay

    Interstellargestein

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Geschrieben 07 Oktober 2006 - 22:45

Vielen Dank, DD, das macht einiges klarer! "Teleportation" also nur weil das Messen den Originalzustand wegwischt. Nur die "gewinnbringende" Umsetzbarkeit von QT (übrigens ein Begriff den Simmons in den Ilium-Büchern für echte Teleporter missbraucht!) ist mir nach wie vor unklar, wenn ich eh die Messergebnisse von A nach B per Lichtstrahl übertragen muss...

Den neusten ZEIT-Artikel kann ich dir fotokopiert zu schicken, wenn du willst (schick mir eine Mail mit deinen Daten); er ist aber kurz und nicht sehr ergiebig.

P.S.: Supereinsatz des Beam-Smileys! <ROFL> :wink2:

P.P.S.: Hab gerade die nature-Zusammenfassung durch und sehe dass das Experiment doch anscheinend praktische Ziele hatte, für Quantencomputer und "quantum repeaters" - allerdings ein Feld von dem ich wenig verstehe. Die Licht-"Enkapsulierung" erlaubt also gerade QT über weitere Distanzen als mit bisherigen Mitteln; ich stelle mir gerade ein Rechenzentrum vor, in dem mehrere Quantencomputer in einem LAN mit Glasfasertechnik mit Cäsiumgas-Schnittstellen an den jeweiligen Enden verbunden sind...

Bearbeitet von yiyippeeyippeeyay, 07 Oktober 2006 - 22:55.

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#4 Chronotis

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Geschrieben 08 Oktober 2006 - 17:32

Nur die "gewinnbringende" Umsetzbarkeit von QT (übrigens ein Begriff den Simmons in den Ilium-Büchern für echte Teleporter missbraucht!) ist mir nach wie vor unklar, wenn ich eh die Messergebnisse von A nach B per Lichtstrahl übertragen muss...

Das ist absolut richtig, denn auch mit diesem Quanteneffekt ist halt eine Informationsuebertragung mit Ueberlichtgeschwindigkeit nicht moeglich, die Relativitaetstheorie gilt weiterhin. Die Teilchen sind ueber beliebige Entfernungen verschraenkt, aber letztendlich erzwingt man durch eine Messung halt keinen beliebigen Zustand. Das ist jedenfalls mein prinzipielles Verstaendnis, ohne die Experimente allzu genau zu kennen.

#5 yiyippeeyippeeyay

yiyippeeyippeeyay

    Interstellargestein

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Geschrieben 08 Oktober 2006 - 17:53

Ja, aber das Problem ist dass es noch nicht mal über sehr weite Distanzen (z.B. im All) "besser" ist als eine reine EM-Übertragung (also wohl am ehesten Radio), denn man braucht ja gerade so eine EM-Übertragung von A nach B um bei B die Materie wieder zu "entschränken" (wenn ich dieses Experiment ansatzweise verstanden habe) und den Quell-Quantenzustand zu haben. D.h. also mit allen üblichen Problemen bei solchen Distanzen wie z.B. Signalverlust.Mir ging es nicht nur ums Überlichtschnelle (das war eh leider abgehakt - s. "kein Ansible" oben). Aber ich kann diese "Teleportation" noch nicht mal benutzen um besonders weite Distanzen zu überbrücken, wie ich das ursprünglich bei "Konservation des Qubits" geglaubt hatte zu verstehen (vor 1-2 Jahren).Mal abgesehen von dem forscherischen Erfolg (den ich zu wenig verstehe, als dass ich begeistert applaudiere) sehe ich als praktische Nutzung nur die von mir erwähnte Glasfaserverbindungsmöglichkeit in einem "Quanten-LAN", also Kilometer-Distanzen (anstatt Parsecs :wink2:).

/KB

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#6 Psychotronic

Psychotronic

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Geschrieben 25 Februar 2007 - 23:42

**** Ich habe gerade den alten Zeit-Artikel überflogen: "Verschränkung ist, wenn man das eine Teilchen kitzelt und das andere lacht" hehe, das muss ich mir merken...

sehr geil. :rofl1:


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