"Wer sagt, er versteht die Quantenphysik, der hat sie nicht wirklich verstanden." Diese Bemerkung des Nobelpreisträgers Richard Feynman ist heute zutreffender denn je: In den letzten Jahren bahnt sich eine zweite Revolution der Quantenphysik an. Sie zeigt, dass die merkwürdige Welt des Mikrokosmos Regeln folgt, die unserer Alltagserfahrung total widersprechen. Objekte tauchen mal als Teilchen, mal als Welle auf; manche Teilchen können über große Entfernungen scheinbar mit Überlichtgeschwindigkeit mit anderen Teilchen in Beziehung treten.
Die Experimente der Wiener Gruppe von Quantenoptikern und Quantenphysikern um Anton Zeilinger hat hier in letzter Zeit diese bizarren Realitäten aufgedeckt. Die Entdeckungen gehen so weit, dass unser Begriff von Realität erneut auf dem Prüfstand steht.
Das Spektrum-Dossier "Quanteninformation" gibt einen Einblick in eine Wende im Verständnis unserer Welt im Allerkleinsten.
(9. Juli 2010)
Weitere Informationen finden Sie im
Editorial des Heftes.
Inhaltsverzeichnis
6
Realität auf dem Prüfstand
Ein Wiener Physiker-Team hat Experimente entwickelt, die helfen könnten, eines der grundlegendsten Rätsel der Wissenschaft zu lösen: Erzeugen wir die Welt, indem wir sie betrachten?
14
Quanten-Teleportation
Beamen - die blitzschnelle Fernübertragung von Objekten in Form purer Information - ist kein 5cience-Fiction-Traum mehr. Zumindest an einzelnen Lichtquanten gelang das Kunststück bereits
24
100 Jahre Quantentheorie
Die wichtigsten Meilensteine der Quantenphysik - ein Überblick
34
Die Wirklichkeit der Quanten
Seit 80 Jahren ist die Quantenmechanik fest etablierter Grundstein der Physik, aber bis heute debattieren Forscher über ihre Deutung. Immer raffiniertere Experimente zeigen, dass in der Quantenwelt der Begriff Information fundamentale Bedeutung hat - auch für künftige technische Anwendungen
44
Wechselwirkungsfreie Quantenmessung
Gewöhnlich geht in der Mikrowelt jede Messung unweigerlich mit einem störenden Eingriff in den beobachteten Zustand einher. Doch auf Grund subtiler Quanteneffekte vermag man im Prinzip ein Objekt in absoluter Dunkelheit zu entdecken, ohne es auch nur einem einzigen Lichtquant auszusetzen
52
Spielregeln für Quantencomputer
Komplexe Überlagerungen von Quantenbits werden im Computer der Zukunft für ungeahnte Rechengeschwindigkeiten, abhörsichere Datenübertragung und quantenmechanische Fehlerkorrektur sorgen
62
Quantencomputer mit Ionen
Informatiker experimentieren bereits mit Geräten, in denen einzelne Atome Daten speichern und manipulieren
70
Spintronik mit Diamant
Künftig lässt sich nicht nur die Ladung der Elektronen nutzen, sondern auch deren Spin
78
Die Grenzen der Quantencomputer
Rechner, die mit Quantenbits arbeiten, dürften in Zukunft zwar einige Spezialaufgaben extrem schnell lösen - doch bei den meisten Problemen werden sie heutigen Computern nicht unbedingt überlegen sein
86
Ein Blick in die Zukunft der Quantenoptik
Unser Verständnis vom Licht hat sich dramatisch gewandelt. Heute konzentrieren sich Physiker auf seine quantenphysikalischen Eigenschaften sowie die vielfältigen technischen Anwendungen
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