Die von Albert Einstein “Spukhafte Fernwirkung” und ansonsten “Verschränkung” genannte Eigenschaft der Quantenmechanik ist die Grundvoraussetzung für die Realisierung von Quantencomputern und der Teleportation. Martin Plenio vom Imperial College of Science, Technology and Medicine in London und seine Kollegin Susana Huelga haben den Aufbau einer Apparatur vorgeschlagen, mit der sie das in der Regel störende weiße Rauschen zur Erzeugung und Aufrechterhaltung der Verschränkung nutzen wollen. Ihre Rechnung präsentieren die Physiker in der Fachzeitschrift Physical Review Letters (Bd. 88, Nr. 19, S. 197901-1).
Zwei miteinander verschränkte physikalische Teilchen verhalten sich so ähnlich wie telepathisch begabte Zwillinge. Ändert man den Zustand eines der beiden Teilchen, so wird simultan auch der Zustand des anderen Teilchens geändert ? unabhängig davon, wie weit die beiden Teilchen voneinander entfernt sind.
Albert Einstein, der diese Eigenschaft 1935 zusammen mit zwei Kollegen als Konsequenz der Quantenmechanik theoretisch berechnet hatte, hielt dieses Ergebnis für Unsinn und die Quantenmechanik deshalb in diesem Punkt für falsch. Doch spätestens seit dem Jahr 1997, in dem mit Hilfe der
Verschränkung die ersten
Teleportationsexperimente gelangen, zweifelt niemand mehr an der Realität dieser “spukhaften Fernwirkung”.
Eine vielversprechende Anwendung der Verschränkung sind Quantencomputer, deren Rechenleistung das Milliardenfache herkömmlicher Computer betragen soll. Doch deren Entwicklung krankt bisher daran, dass der Zustand der Verschränkung äußerst störungsanfällig ist. Durch die geringste Wechselwirkung mit der Umwelt wird die Verschränkung von Quantenzuständen zerstört. Dies geschieht in der Regel alle paar Milliardstel Sekunden.
Ausgerechnet eine dieser störenden Wechselwirkungen wollen Plenio und Huelga zur Erzeugung einer Verschränkung zweier Lichtfelder benutzen. Sie schlagen den Bau einer Apparatur vor, in der ein Atom an die Lichtfelder zweier undichter “optical cavities” gekoppelt werden soll. Diese Lichtfallen bestehen aus zwei sich gegenüberstehenden Spiegeln. Gespeist werden sollen diese Cavities von thermischem Licht ? das ist Licht, deren Frequenzzusammensetzung einer Zufallsverteilung, dem so genannten weißen Rauschen, unterliegt. Die theoretische Rechnung der beiden Physiker zeigt, dass man bei einer mittleren Intensität dieses weißen Rauschens eine zeitlich fortdauernde, maximale Verschränkung der Lichtfelder der beiden Cavities erhält.
Axel Tillemans
