Vollwertige Quantencomputer liegen noch immer in weiter Ferne. Doch Geräte, mit denen sich Quantensysteme simulieren lassen, erweisen sich als absolut nützlich.
Im Juli 2012 entdeckten Physiker - womöglich - das lange gesuchte Higgs-Boson: ihr größter Fund seit Jahrzehnten und ein Grund zum Stolz für die vielen beteiligten Wissenschaftler. Genau genommen war ihnen allerdings schon jemand zuvorgekommen.
Monate zuvor hatten neun Physiker eine dünne Schwade aus Rubidium-87-Atomen nahezu auf den absoluten Temperaturnullpunkt abgekühlt und Laser benutzt, um die Atome in einem winzigen Gitter anzuordnen. Anschließend stellte das Team die Temperatur gerade so ein, dass sich die Atome einem kritischen Phasenübergang näherten - einem Punkt zwischen zwei unterschiedlichen Verhaltensweisen, wie etwa zwischen flüssigem Wasser und festem Eis. Während des Phasenwechsels beobachteten die Forscher eine ungewöhnliche Energiewelle im Gitter, die für einen kurzen Moment auftauchte und dann wieder verschwand [1]. Mathematisch betrachtet entspricht dieses Verhalten dem Entstehen und dem Zerfall eines Higgs-Teilchens in einem Teilchenbeschleuniger.
"Natürlich handelt es sich dabei keineswegs um das Higgs-Teilchen", erklärt Immanuel Bloch vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching, der das Experiment leitete. Nicht zuletzt wandelt dieses Teilchen nur in zwei Dimensionen umher, während sich das Higgs in drei Dimensionen bewegt. Dennoch sei der Versuch hilfreich für Teilchenphysiker, sagt Bloch. Denn er eröffne ihnen einen neuen Weg, um die komplexen Quantenfeldtheorien, die dem Higgs zu Grunde liegen, zu erforschen und zu testen.
Mit diesem Experiment sind Bloch und seine Kollegen führend auf dem Gebiet der Quantensimulation - einem Feld, das sich rasant entwickelt. Die Idee besteht grob gesagt darin, geordnete Systeme wie ein Atomgitter zu nutzen, um deutlich...
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