Chronosphäre lässt Grüssen

[Danger]

Beam me up! Innsbrucker Forschern glückt Weltsensation mit Kalzium-Ionen

Teleportation eines ganzen Atoms erstmals geglückt
Physiker arbeiten außerdem am Quantencomputer

Innsbrucker Wissenschaftern is eine Weltsensation gelungen. Den Physikern um Rainer Blatt gelang erstmals das Beamen eines Atoms. Dabei übertrugen die Forscher des neu gegründeten Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation (QOQ) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) so genannte Quanteninformationen von einem Kalzium-Ion auf ein zweites. Seit Jahren sorgt der Wiener Teil des QUQ um Anton Zellinger für Aufsehen durch Teleportations-Experimente mit Lichtteilchen.

Teleportation ist Fans der Science-Fiction-Reihe "Star Trek" oder "Raumschiff Enterprise" bestens bekannt. Dabei wird ein Gegenstand oder auch eine lebende Kreatur an einem Ort gleichsam zerstrahlt und an einem anderen Ort wieder zusammengesetzt - "gebeamt" wie es im Fachjargon heißt. Bei der realen Teleportation läuft die Sache etwas anders. Es wird nämlich nicht Materie irgendwelcher Art von A nach B "gebeamt", vielmehr wird Information - genau gesagt: Quanteninformation - über scheinbar beliebige Distanzen übermittelt.

Quanten verhalten sich anders
Dabei handelt es sich um Information über die Welt im Kleinsten, über die Quanten. Und da läuft nicht immer alles so ab, wie wir es vom täglichen Leben gewohnt sind. So gilt es etwa als unmöglich, den genauen Zustand eines Teilchens - sei es eines Lichtteilchens (Photons) oder auch eines Atoms - zu messen, ohne ihn zu beeinflussen. Im Falle der von Blatt eingesetzten Kalzium-Ionen bedeutet dies: Wenn man etwa den Anregungszustand der Elektronen bestimmen will, kann man das zwar tun, durch die Messung wird der Zustand aber schlagartig verändert.

Blatt setzt auf Verschränkung
Doch seit einigen Jahren ist klar, dass sich dieses Dilemma durch die Zuhilfenahme anderer Quanteneffekte zwar nicht ausschalten, aber doch umgehen lässt. Wie auch Zeilinger etwa bei seinen Lichtteilchen setzt Blatt auf die so genannte Verschränkung. Es handelt sich dabei um eine höchst seltsam anmutende Verbindung, die zwei Teilchen eingehen können und dann wie über einen unsichtbaren Faden mit einander verbunden sind. Manipuliert man eines der verschränkten Teilchen - etwa im Zuge einer Messung - so manifestiert sich die Änderung schlagartig auch beim anderen, ohne dass man dieses auch noch messen müsste.

Kalzium-Ion fast auf absoluten Nullpunkt gekühlt
Während verschränkte Photonen etwa in Kristallen hergestellt werden, läuft der Prozess bei Atomen anders. Die Kalzium-Ionen (ein Elektron in der Hülle fehlt) werden dazu nahe dem absoluten Nullpunkt abgekühlt, bis sie sich alle, perlschnurartig aufgereiht, in einem energetischen Grundzustand befinden. Beschießt man dann eines der Ionen mit einem kurzen Laser-Impuls, so stößt das Ion auch die Nachbar-Ionen an. Letztendlich machen alle Teilchen der Reihe die gleiche Bewegung, ohne dass klar ist, von welchem der Impuls ausging. Und genau das, erklärte Blatt gegenüber der APA, ist eine Voraussetzung für die Verschränkung. Anschließend wird der Impuls - ebenfalls durch einen Laser - gleichsam wieder aus dem Verband herausgesaugt und die Atome nehmen wieder den Grundzustand ein.

Drei Atome waren beteiligt
Aus dem Verband pickten sich die Wissenschafter dann zwei Ionen heraus, etwa Ion 2 und Ion 3 genannt. Die Aufgabe war nun, den Anregungszustand eines neu ins Spiel kommenden Kalzuim-Ions (Ion 1) auf Ion 3 zu übertragen. Ion 2, das ja mit Ion 3 verschränkt ist, dient dabei als Vermittler.

Beamen heißt Quanteninformation übertragen
Dazu werden Ion 1 und Ion 2 gemessen und verglichen. Sind die Zustände gleich, so weiß man, dass auch 3 mit 1 ident ist, da 2 und 3 ja verschränkt wurden. Ist 2 jedoch in einem anderen Zustand als 1, so kann der Experimentator, da er den Zustand von 3 kennt, ohne es zu messen, durch eine gezielte Manipulation, den ursprünglichen Zustand von 1 am Ion 3 herstellen. Die exakte Quanteninformation wurde also von 1 auf 3 übertragen.

Innsbrucker Physiker arbeiten am Quantencomputer
Die Innsbrucker Physiker arbeiten mittlerweile auch am so genannten Quantencomputer. Dabei machen sich die Wissenschafter den Umstand zu Nutze, dass Quanten nicht nur in zwei Zuständen existieren können, erst bei der Messung nehmen sie einen dieser beiden Zustände (angeregt oder nicht angeregt) ein. Tatsächlich gibt es aber unendlich viele mögliche Zustände dazwischen, Superpositionen, wie es korrekt heißt. Damit könnten etwa Daten wesentlich effektiver gespeichert werden als mit bisher üblichen "Ja-Nein" Speichern. In den Labors arbeiten derartige Computer bereits. (APA/red)

www.news.at

[Alexander]

Die Ösis sind dem Rest der Welt mal wieder einen Schritt vorraus
Ich hoff mal,dass sie niemanden zurückbeamen,um Hitler aus der Geschichte zu entfernen...

[Danger]

Alexander. Die forschen nicht mit Zukunftsreisen. Die wollen teleportieren. In der Gegenwart. (Echtzeit )

[hippiekiller]

Zitat von Alexander

Die Ösis sind dem Rest der Welt mal wieder einen Schritt vorraus
Ich hoff mal,dass sie niemanden zurückbeamen,um Hitler aus der Geschichte zu entfernen...

jaja des bergvolk wa ^^ hats euch wieder ma allen gezeigt die erste enterprise werden wir ins all schicken ^^

warum den hitler entfernen war ja net unser scheiss bei uns war er ein penner der unter der brücke schlafen musste in deutschland ham die ihn dann doch glatt zum chef gemacht

mfg ausn bergen

[kaki100]

War ja klar... Bin ja gerade in Ibk. die meinen sicher mich ...

[redroach]

ich habe als nebenfach meines studiums eine vorlesung ueber quanteninformation und quantenoptik bei prof. weinfurter, einem mitglied der gruppe zeilinger gehoert und da auch pruefung gemacht und mich daher schon naeher mit dem thema befasst.
ich hatte auch das glueck, einen vortrag von prof. zeilinger himself in muenchen zu verfolgen und da seine neuesten ergebnisse und erkenntnisse zu erfahren.

die moeglichgeiten, die sich in diesem bereich bieten, sind imho sehr faszinierend; speziell im kryptographie-bereich und bei den quantencomputern. bisher waren derartige teleportations-und kryptographie-experimente nur mit photonen moeglich; dass man jetzt dabei ist, die atomare groessenordnung zu erreichen, bedeutet einen gewaltigen sprung nach vorne auf diesem gebiet und verbluefft mich ehrlich gesagt auch ein wenig; ich haette nicht gedacht, dass dass so schnell erreicht wird.

jedoch sollte man auch nicht allzuviel erwarten:
"teleportation" bedeutet bei zeilinger das uebertragen der quantenzustaende von einem teilchen auf das andere; es wird eine perfekte kopie geschaffen, waehrend das original "zerstoert" wird. ob man dabei tatsaechlich von teleportation im sinne von star trek etc. sprechen kann, bleibt wohl noch fuer laengere zeit eine philosophische frage

und auch, wenn es, wie oben schon geschrieben, ganz erstaunliche fortschritte gibt, ist es zur teleportation makroskopischer objekte noch ein gewaltiger schritt.
einzelne teilchen - ok, 10 oder 100 - auch ok, aber um auch nur ein milligramm (tote-von lebender noch mal gar nicht zu sprechen...) materie zu teleportieren, muss schon allein vom datenaufkommen ein gewaltiger aufwand betrieben werden.

nichtsdestotrotz - faszinierend

[bbman]

Beunruhigend auch, dass nur eine Kopie erstellt wird... Um lebende Materie zu teleportieren, muss man ja auch die Systemzusammenhänge des Objekts mit übertragen... Was zu folgenschweren Fehlern beim "Kopieren" führen kann...

[Neoprophan]

Zitat von redroach

jedoch sollte man auch nicht allzuviel erwarten:
"teleportation" bedeutet bei zeilinger das uebertragen der quantenzustaende von einem teilchen auf das andere; es wird eine perfekte kopie geschaffen

@bbman: was ich aber schwer bezweifle, denn wenn du eine perfekte Kopie erstellst, dann wird auch alles mitübertragen, auch die Zusammenhänge. Nur das blöde ist dann, das du eigentlich Tod bist, aber es eigentlich keiner Mittbekommt.

mfg
neo

[bbman]

Naja, es is ein Eingriff in das System, das laut Chaos-Theorie zwangläufig zu einer Änderung des Systems führen muss...

Auch ist noch das Problem des Bewusstseins... Wir wissen immer noch nicht, wie ein Gehirn funktioniert... Somit könnte zwar eine 1:1 Kopie entstehen, aber dieser fehlt dann das Bewusstsein und/oder Erinnerungen... Für Einzeller vielleicht noch nicht sehr tragisch, aber sehr wohl für Lebewesen höherer Ordnung...

[klaus52]

Hallo? Die sind gerade mal so Weit, dass sie 1 Atom eines bestimmten Stoffen "Beamen" (wobei ich den Begriff hier auch nicht so ganz passend finde) können... Ich denke, das wird schon noch sehr lange dauern irgendwie 2 unterschiedliche Elemte zusammen zu "beamen"... und dabei rede ich nicht von irgendwelchen komplexeren Verbindungen...
Ich denke, dass es daher doch etwas früh ist, um über die Probleme des "Beamens" von lebenden Wesen zu diskutieren

[Neoprophan]

Außerdem bevor die einen Menschen Teleportieren, machen Sie das sicher mit ner Ratte und nem Affen, wenn das nicht hinhaut werden die das sicher nicht am Menschen versuchen, aber das ist alles noch Zukunftsmusik.

mfg
neo

[Mitdaun]

Ich denke mal bis die so weit sind... sind wir alle wohl schon wieder vergessen worden. Das das in unserer zeit noch passiert wäre gut... bräuchte man nicht mehr so lange auf lan´s oder zur arbeit. Aber leider solls net so sein

[Generlas 2k]

hm also eigentlich wird etwas dupliziert könnte man nicht solche stoffe wie Gold oder sowas duplizieren.

Wie funzt den das "telepotieren" wie kommt den das teilchen von "A" nach "B" ? übern Kabel:S

[redroach]

also die sache funktioniert grob folgendermassen: angenommen, A will zu B ein photon teleportieren... einfach den polarisationszustand messen und von A nach B schicken, damit B den auf ein photon uebertragen kann, funktioniert nicht wegen der heisenbergschen unschaerferelation.

also muessen sie folgendes tun:
A und B teilen sich ein paar verschraenkter photonen; das sind photonen, bei denen der polarisationszustand nicht eindeutig bekannt ist. wenn sich bei einem der beiden die polarisation aendert, wird gleichzeitig auch bei dem anderen photon die polarisation veraendert.
nun hat A ein weiteres Photon, dass sie zu B teleportieren will. dieses wird mit dem anderen Photon, das A hat ,zusammen gemessen, nicht jedoch die einzelnen polarisationen. z.B. findet man bei einer solchen messung, dass die polarisationen senkrecht aufeinander stehen. diese messung veraendert Bs photon aber so, dass es nun direkt mit dem zu teleportierenden photon korrelliert ist - entweder hat es dieselbe polarisation oder eine einfache abwandlung davon.
nun muss A nur noch das resultat seiner messung an B schicken und B kann mit dieser Information sein Photon so veraendern, dass er die perfekte "kopie" des zu teleportierenden photons erhaelt - fertig!

nun koennte man sich ueberlegen, z.B. damit ein ueberlichtschnelles funkgeraet zu bauen, da ja bei der verschraenkung zustaende instantan zwischen den beiden photonen uebertragen werden. an diese information gibt es jedoch kein rankommen, da man dort mit direkten messungen die verschraenkung wiederum zerstoert - erst auf die oben beschriebene art, wo B das messresultat ueber die telefonleitung oder sonstwie von A erfahren muss, funktioniert das. und das geht nicht schneller als mit lichtgeschwindigkeit.

zusaetzlich gibt es da noch das "no-cloning-theorem": Bei der Messung, die A wie oben beschrieben ausfuehrt, verliert das zu Teleportierende Photon jegliche Erinnerung an vorher, weil es nun selbst mit einem anderen Photon verschraenkt wurde. somit gibt es zwar eine kopie des zu teleportierenden photons bei B, jedoch kein original mehr davon bei A.
also kopieren ist auf diese Art nicht moeglich.

ich hoffe, ich konnte ein bisschen helfen