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Quantentechnik: Forscher beamen Schrödingers Katze

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Sie ist gleichzeitig lebendig und tot: Schrödingers Katze. Das fiktive Haustier soll auf makroskopischer Ebene veranschaulichen, was im Mikrokosmos ganz normal ist: Quantenobjekte wie Atome oder Lichtteilchen können durchaus gegensätzliche, sich in der makroskopischen Welt gegenseitig ausschließende Eigenschaften annehmen, etwa entgegengesetzte Polarisationsrichtungen. Diese so genannte Superposition bildet die Grundlage für die überlegene Rechenkraft, die Forscher sich von zukünftigen Quantencomputern erwarten, denn sie ermöglicht das parallele Speichern und Verarbeiten von Daten in einer einzigen Speicherzelle.

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Versuchsaufbau zum Teleportieren von Wellenpaketen aus Licht | Einen enormen experimentellen Aufwand betrieben Physiker um Noriyuki Lee von der Uni Tokio, um Licht zu teleportieren, das sich in einem quantenmechanischen Zustand befindet, der dem Schrödingers Katze ähnelt.
Doch es gibt auch makroskopische Objekte, die sich in einem Quantenzustand befinden, der an Schrödingers Katze erinnert. Nämlich Wellenpakete aus Licht, die sich aus einer quantenmechanischen Superposition von zwei herkömmlichen Lichtwellen – also Objekten der makroskopischen Welt – ergeben, so genannte nichtklassische Wellenpakete. Gewissermaßen sind nichtklassische Wellenpakete gleichzeitig lebendig und tot. Die beiden Teilwellen haben nämlich entgegengesetzte Phasen, also einen Wellenberg dort, wo die andere Welle ein Wellental hat. Das Wellenpaket realisiert die gegensätzlichen Eigenschaften gleichzeitig, analog zu Schrödingers Katze, die sowohl unter den Lebenden als auch unter den Toten weilt. In der Quantentechnik sind solche so genannten Schrödinger cat states gefragt, denn sie sollen besonders fehlertolerante Quantencomputer ermöglichen.

Physiker können die cat states seit Jahren erzeugen. Nun haben Physiker der Universität Tokio einen weiteren Schritt getan. Sie teleportierten einen cat state vom einen Ort zum anderen. Wie bei der bereits vielfach eprobten Teleportation anderer Teilchen vernichteten die Forscher um Noriyuki Lee das nichtklassische Wellenpaket an einem Ort und reproduzierten es mit identischen Eigenschaften an einem anderen. Bemerkenswert ist die Teleportation, weil cat states sehr empfindlich sind und von minimalen Umwelteinflüssen zerstört werden. Dennoch blieben bei dem japanischen Experiment die Wellenpakete auch nach der Teleportation cat states.

Die Teleportation von cat states soll schnellere Quantencomputer ermöglichen, die Informationen sicher und ohne Zeitverlust transportieren können. (cm)

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