Wie man die Unschärferelation umgeht
Messen und verschränken
In der sonderbaren Welt der Quanten ist es nicht immer möglich, zwei Messgrößen eines Teilchens unabhängig voneinander beliebig genau zu bestimmen. Je genauer man zum Beispiel den Ort kennt, an dem sich ein Elektron in Bezug zu seinem Atomkern befindet, desto ungenauer wird die Kenntnis über seinen Impuls - und umgekhert.
Diese so genannte Heisenberg'sche Unschärferelation lässt sich aber unter bestimmten Umständen aushebeln, wie die ETH Zürich mitteilte. ETH-Physiker haben nun mit Münchner Kollegen eine entsprechende Theorie im Fachblatt "Nature Physics" vorgestellt.
Zur Studie
The uncertainty principle in the presence of quantum memory, "Nature Physics", Online-Veröffentlichung (doi: 10.1038/nphys1734).
Die Grundidee: Man nehme eine Messung an einem Quantenobjekt vor, an einem Atom etwa, und verschränke den Messvorgang mit einem Quantenspeicher. Im Gegensatz zu den Speicherelementen handelsüblicher Computer wäre ein Quantenspeicher nicht gezwungen, Messergebnisse auf Nullen und Einsen "herunterzubrechen".
Er würde nämlich auch alle möglichen Werte zwischen 0 und 1 als Rechengröße anerkennen: "Wenn wir die Informationen eines Teilchens in einem Quantenspeicher sammeln, sind sie deshalb fundamental wertvoller als klassisch gesammelten Informationen" sagt Renato Renner, einer der Autoren der Studie.
Theorie an der Realitätsschwelle
Diese Quanten-Daten erlauben dann theoretisch beliebig genaue Voraussagen von Messgrößen - die Heisenbergsche Unschärfe würde damit beliebig klein. Bislang ist das Ganze zwar noch Theorie, eine Studie aus dem Jahr 2004 zeigt aber, dass man etwa mit Hilfe von Licht bereits einfache Quantenspeicher bauen kann. "Unsere Formel erlaubt zu quantifizieren, wie groß die Unschärfe in diesem Fall noch ist", sagt Renner.
Die Formel ließe sich auch verwenden, um die Tauglichkeit von Bausteinen für Quantencomputer zu bestimmen. Kann man nämlich mit so einem Baustein Messergebnisse erzielen, die jenseits von Heisenbergs Limit liegt, dann muss dieser notwendigerweise die "Quantensprache" verstehen.
science.ORF.at
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