idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
Ein Team um RWTH-Professor Mario Berta präsentiert eine bahnbrechende Methode, um Quantenverschränkung erstmals präziser zu messen. Die in Nature Physics veröffentlichte Arbeit könnte entscheidend dazu beitragen, das volle Potenzial von Quantentechnologien für Kommunikation und Datenverarbeitung zu erschließen.
Quantenverschränkung bezeichnet ein Phänomen, bei dem zwei oder mehr mikroskopisch kleine Teilchen auch über enorme Entfernungen hinweg miteinander verbunden bleiben – ein Effekt, den Albert Einstein einst als „spukhafte Fernwirkung“ bezeichnete. Professor Mario Berta vom Lehrstuhl für Quanteninformationstheorie und weitere Forschende stellen nun eine neuartige Methode zur Quantifizierung dieser starken Quantenkorrelationen vor – ein Ansatz, der dazu beitragen kann, das Potenzial von Quantentechnologien für die Datenverarbeitung und Kommunikation zu erschließen. Ihre Arbeit wurde nun unter dem Titel „Asymptotic quantification of entanglement with a single copy“ in der renommierten Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlicht.
Einstein gehörte zu den ersten, die das Phänomen der Quantenverschränkung diskutierten, und im Jahr 2022 wurde der Physiknobelpreis an drei Forscher verliehen, die mit bahnbrechenden Experimenten die Quantenverschränkung experimentell nachwiesen und als Grundlage für künftige Quantentechnologien erschlossen. Quantenverschränkung ist weit mehr als ein intellektuell reizvolles Phänomen: Da sie Gesetzen folgt, die sich grundlegend von denen der klassischen Physik unterscheiden, ermöglicht sie neue Formen der Informationsverarbeitung. Quantencomputer könnten dadurch bei bestimmten Aufgaben exponentiell leistungsfähiger sein als herkömmliche Rechner. Einer der Gründe dafür ist, dass Quantenpartikel wesentlich stärker miteinander korreliert sein können als klassische Teilchen. Allerdings war es bisher schwierig zu erfassen, ob und wie stark solche Quantenkorrelationen tatsächlich vorliegen.
Berta und die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nähern sich diesem langjährigen Problem der Quanteninformation aus einer völlig neuen Perspektive. Das Team hat eine Methode entwickelt, mit der sich die Stärke der Quantenverschränkung präziser messen lässt. Der Ansatz ist mehr als ein bloßer inkrementeller Fortschritt – er markiert einen Paradigmenwechsel: Bislang haben Forschende versucht, möglichst viele Teilchen zu messen und zu untersuchen, wie gut sich diese in perfekt verschränkte Quantenzustände überführen lassen. Dieser Fokus auf Quantität geht jedoch zulasten der Genauigkeit, mit der sich der Grad der Verschränkung bestimmen lässt. Die Forschenden um Berta verfolgen stattdessen einen anderen Ansatz: Sie konzentrieren sich auf die Qualität der gemessenen Verschränkung. Das neue Verfahren ermöglicht in bestimmten Situationen eine deutlich genauere Bestimmung der Quantenkorrelationen.
Dieser Fortschritt basiert auf Arbeiten zu einem seit Langem bestehenden Problem in der Theorie der Quantenverschränkung, insbesondere zu einem Theorem, das als Quanten-Stein-Lemma bekannt ist. Das Theorem besagt, vereinfacht gesagt, dass Quantenverschränkung unter gewissen Annahmen reversibel wird – in Analogie zur Thermodynamik, in der Arbeit und Wärme idealisiert verlustfrei ineinander umgewandelt werden können. Berta und die beteiligten Kolleginnen und Kollegen deckten eine Lücke in den bisherigen Beweisen des Lemmas auf, die später von anderen Forschenden in unabhängigen Arbeiten geschlossen werden konnte.
Professor Mario Berta, Quanteninformationstheorie
www.nature.com/articles/s41567-026-03182-x
Der Ansatz von Professor Mario Berta und seinem Team markiert einen Paradigmenwechsel.
Quelle: Andreas Schmitter
Copyright: Andreas Schmitter
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wissenschaftler
Physik / Astronomie
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
Der Ansatz von Professor Mario Berta und seinem Team markiert einen Paradigmenwechsel.
Quelle: Andreas Schmitter
Copyright: Andreas Schmitter
Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.
Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).
Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.
Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).
Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).
