Wissenschaftler denken über Quantendimensionen hinaus
Davon träumen Quantenphysiker schon lange: Ein deutsch-spanisches Gemeinschaftsprojekt plant den Einsatz der Quantenmechanik (die Untersuchung kleiner, unbelebter Objekte wie zum Beispiel einzelner Atome), um die Eigenschaften der Quantenphysik auf größere und komplexere Objekte zu übertragen, die aus Millionen Atomen bestehen. Besonderes Zielobjekt dieses herausfordernden Unterfangens ist das Grippevirus. Details dieses bisher noch nie da gewesenen Ansatzes wurden im New Journal of Physics veröffentlicht. Die Studie wird im Rahmen des SCALA-Projekts ("Scalable quantum computing with light and atoms") gefördert, das aus dem Themenbereich "Technologien für die Informationsgesellschaft" (IST) des Sechsten EU-Rahmenprogramms (RP6) 9,36 Mio. EUR erhalten hat. "Das hervorstechendste Merkmal der Quantenmechanik ist die Existenz der Quanten-Superpositionen, bei denen ein Objekt in verschiedenen Situationen zur gleichen Zeit zu sein scheint", schreiben die Autoren. Das Vorhandensein dieser Zustände wurde in der Vergangenheit an kleinen Objekten wie etwa Atomen, Ionen, Elektronen und Photonen untersucht. Allerdings haben die jüngsten Fortschritte auf diesem Gebiet gezeigt, dass es möglich ist, Superpositionen von Ansammlungen von Photonen und Atomen zu erzeugen. Diese Fortentwicklung hat nun die Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik in Deutschland und des Institute of Photonic Sciences in Spanien zu einem Experiment angeregt, bei dem die Phänomene der Quantenmechanik in größeren Maßstäben getestet werden können. Diese Phänomene bestehen in Superpositionen und Verschränkung, wobei die Materie physikalisch mit entfernten subatomaren Formen verbunden ist. Das Team stützt seine Arbeit auf "Schrödingers Katze", ein Gedankenexperiment der Quantenmechanik von wahrem Kultstatus. Das 1935 von dem österreichischen Physiker Erwin Schrödinger erdachte Experiment veranschaulicht die Quantentheorie der Superposition mit Hilfe einer Katze, die in Abhängigkeit von einem vorherigen Ereignis tot oder lebendig sein kann. Die Forscher planen, mittels Laser-Präzision sowohl größere Objekte in einem sehr kleinen Raum, bekannt als ein "optischer Hohlraum" einzufangen, als auch das Objekt in einem "Grundzustand" zu halten. Dann wollen sie dem Laser ein Photon hinzufügen, um eine Superposition zu provozieren. Die Forscher gehen davon aus, dass das neue Verfahren, wenn es denn erfolgreich ist, eine Tür zum Testen von Viren und anderen großen Objekten öffnen könnte. Die Wissenschaftler dazu: "Wir hoffen, dass uns dieses System neben der Schaffung neuer Quantentechnologien ermöglichen wird, die Quantenmechanik in größeren Maßstäben durch makroskopische Superpositionen von Objekten auf der Nano- und Mikroebene zu testen. Dies könnte uns dann in die Lage versetzen, komplexere Mikroorganismen zu verwenden und somit das Quanten-Superpositionsprinzip an lebenden Organismen zu testen, indem wir an ihnen quantenoptische Experimente durchführen." "Wir hoffen, dass unser Papier ein Ausgangspunkt für experimentelle Antworten auf grundsätzliche Fragen wie die Rolle des Lebens und des Bewusstseins in der Quantenmechanik sein wird", betonen die Autoren abschließend.
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