​​​​​Forscher entwickeln Quantenradar
#Technik #MIkrowellen #Quantenradar #Radar #verschränktePhotonen #Verschränkung

Geschärfter Blick: Verschränkte Photonen könnten Radarmessungen künftig stark verbessern․ Denn die gekoppelten Signale ermöglichen es, selbst schwach reflektierende Objekte in verrauschter Umgebung sichtbar zu machen – und das mit nur minimaler Radarleistung․ Forscher haben einen ersten Prototyp dieser sogenannten Quantenillumination entwickelt und erfolgreich getestet․ Anwendungen sehen sie in Sicherheitsscannern, aber auch in der biomedizinischen Bildgebung․

​​​​​Atomuhr: Zeitmessung mit verschränkten Atomen
#Technik #Atomuhr #Atomwolke #Quantenfluktuation #Quantenphysik #Verschränkung #YtterbiumAtome #Zeitmessung

Atome im Gleichtakt: Forscher haben eine optische Atomuhr entwickelt, die die Zeitmessung noch präziser machen kann․ Denn statt einer Wolke ungeordneter Atome nutzt sie Ytterbium-Atome, die quantenphysikalisch miteinander verschränkt sind․ Dadurch wird das Störrauschen bei der Frequenzmessung reduziert und die resultierende Atomuhr würde in 13,8 Milliarden Jahren nur rund 100 Millisekunden falschgehen․ Seit 53 Jahren․․․

​​​​​Verschränkung wird makroskopisch messbar
#Technik #makroskopisch #Membran #Mikrotrommel #Physik #Quantenmechanik #Quantenphysik #Resonator #verschränkt #Verschränkung

Quanteneffekt im Mikrometerbereich: Erstmals ist es Forschern gelungen, makroskopische Objekte quantenphysikalisch zu verschränken und dies auch direkt zu messen․ Dafür verknüpften sie die Schwingungsmuster von zwei 20 Mikrometer kleinen Aluminium-Trommeln und nutzten eine Art Mikrowellen-Radar, um die Korrelation der Anregungsmuster zu messen․ Die Möglichkeit, Objekte dieser Größe messbar zu verschränken, erlaube neue Forschungsansätze und Anwendungen,․․․

​​​​​Quanten-Mikroskop sieht schärfer
#Technik #Auflösung #Kohärenz #Kontrast #Laserstrahl #Mikroskop #QuantenMikroskop #Quantenphysik #RamanSpektroskopie #Verschränkung

Forscher haben das quantenphysikalische Phänomen der Verschränkung genutzt, um kleinste Strukturen besser sichtbar zu machen․ Die gekoppelten Photonen verringern Fluktuationen im Laserstrahl der Raman-Spektroskopie und unterdrücken so das optische Rauschen․ Dadurch erhöht sich die Kontrastschärfe des neuen Quanten-Mikroskops um 35 Prozent, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature“ berichten․ Das eröffnet neue Möglichkeiten, die Struktur lebender․․․

​​​​​Quantenkristall als Dunkle-Materie-Detektor
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Subtile Vibrationen: Forscher wollen die Teilchen der Dunklen Materie mit einer neuen Art von Detektor aufspüren – einem Quantenkristall․ Dieser besteht aus 150 nebeneinander liegenden Beryllium-Ionen, deren Spins quantenphysikalisch miteinander verschränkt sind․ Dieser zweidimensionale Quantenkristall reagiert schon auf winzigste mechanische und elektrische Schwingungen und könnte so den Effekt von Axionen, dunklen Photonen und anderen Kandidaten․․․

​​​​​Quanten-Übertragung wird robuster und schneller
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Acht statt zwei: Forscher haben einen Weg gefunden, Quantenübertragungen robuster und leistungsfähiger zu machen․ Dafür verschränken sie die informationstragenden Photonen über acht räumliche Zustände, statt nur zwei Polarisationsrichtungen zur Kodierung zu nutzen․ Der Vorteil: Die Photonen mit den höherdimensional verschränkten Quantenzuständen können mehr Informationen transportieren und sind unempfindlicher gegenüber Störeffekten, wie die Physiker berichten․ Die․․․

​​​​​Erstes adaptives Quanten-LAN
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Flexibles Quanten-Netzwerk: US-Forscher haben erstmals ein adaptives Lokales Netzwerk auf Quantenbasis realisiert․ Das auf verschränkten Photonen basierende QLAN verbindet nicht nur drei Gebäude und ermöglicht bis zu 200 Nutzern den abhörsicheren Informationsaustauch․ Eine Wellenlängen-selektive Weiche (Switch) erlaubt auch eine flexible Zuteilung von Bandbreiten und Wellenlängen, ohne die Quantenverbindung zu zerstören․ Die Quantenkommunikation gilt als vielversprechende,․․․

​​​​​Atomverschränkung über 33 Kilometer Glasfaser
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Neuer Rekord: Physikern ist es erstmals gelungen, Atome über 33 Kilometer Glasfaser zu verschränken․ Das Besondere daran: Die Verschränkung wurde auf Photonen übertragen, die erst in Telekommunikationsfrequenzen konvertiert und dann durch eine normale Glasfaserleitung verschickt wurden․ Für eine solche Quantenkommunikation ist dies ein neuer Entfernungsrekord – und ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Quanten-Internet,․․․

​​​​​Verschränkte Photonen in Serie
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Physikern ist es erstmals gelungen, eine Serie von 14 nacheinander emittierten Photonen auf definierte Weise miteinander zu verschränken – mehr als jemals zuvor․ Möglich wurde dies, weil alle Photonen aus demselben angeregten Atom stammten․ Dessen Quantenzustände waren kontrolliert einstellbar und damit auch die Merkmale der miteinander verschränkten Photonen, wie das Team in „Nature“ berichtet․ Diese․․․

​​​​​Physik-Nobelpreis für Erforscher der Quantenverschränkung
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Den Nobelpreis für Physik 2022 erhalten drei Physiker, die entscheidende Beiträge zur experimentellen Erforschung der Quantenverschränkung und ihrer praktischen Nutzung geleistet haben․ Der US-Physiker John Clauser und sein französischer Kollege Alain Aspect entwickelten einen Test, um die Verschränkung von Photonen eindeutig nachzuweisen․ Anton Zeilinger von der Universität Wien schaffte es als erster, Quanten zu teleportieren․․․

​​​​​Erste Fernübertragung verschränkter Ionen-Qubits
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Qubits werden mobil: In Quantenfallen gefangene Ionen werden in Quantencomputern häufig als Qubits eingesetzt․ Doch eine Verschränkung dieser ionischen Quantenbits über größere Entfernung stand bisher noch aus․ Jetzt ist dies Physikern in Innsbruck gelungen․ Sie haben die Quanteninformation von Ionen-Qubits erstmals über gut 500 Meter hinweg effizient übertragen und so die Qubits miteinander verschränkt․ Dies․․․

​​​​​Erster Mikrochip mit eigener Quantenquelle
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Alles auf einem Chip: Physiker haben erstmals einen Quantenchip entwickelt, der seine eigene Quantenlichtquelle besitzt – er kann verschränkte Photonen ohne externe Laserquelle erzeugen․ Möglich wird dies durch einen Quantenpunkt-Laser aus Indiumphosphid, dessen Photonen spezielle Filter aus ringförmigen Wellenleitern durchlaufen․ Dies blockiert Störrauschen und sorgt für die Verschränkung․ Die neue Technik könnte photonische Quantenprozessoren kleiner,․․․

​​​​​Qudits mehrdimensional verschränkt
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Nicht nur Null und Eins: Physiker haben erstmals Qudits mit bis zu fünf Zuständen gleichzeitig verschränkt und mit ihnen ein Logikgatter konstruiert․ Dadurch können diese Quantenteilchen mit mehr Zuständen gleichzeitig rechnen als nur mit Null und Eins․ Die nun erzielte hochdimensionale Verschränkung solcher Systeme aus gefangenen Ionen macht das Quantenrechnen effizienter und die Fehlerkorrektur einfacher,․․․

​​​​​350 Jahre altes Mechanik-Theorem klärt Lichtverhalten
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Mechanik trifft Quanten: Vor 350 Jahren stellte der Physiker Christiaan Huygens ein Theorem auf, das die Bewegung von Pendeln erklärte․ Jetzt haben Physiker dieses Theorem genutzt, um eine Eigenheit in der Quantennatur des Lichts aufzudecken․ Demnach sind Polarisation und Verschränkung einer Lichtwelle über eine bestimmte Formel miteinander verknüpft – wenn das eine ansteigt, sinkt das․․․

​​​​​Geheimnis der „seltsamen Metalle“ gelüftet
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Mysterium geknackt: Seit 40 Jahren rätselten Physiker darüber, warum einige Metall-Verbindungen so ungewöhnliche elektrische und thermische Eigenschaften zeigen․ Jetzt haben Forscher das Geheimnis dieser „Strange Metals“ gelüftet․ Demnach machen zwei Faktoren ein Material zu einem solchen „seltsamen Metall“: die quantenphysikalische Verschränkung ihrer Elektronen und eine „hügelige“ Atomlandschaft․ Beides zusammen macht diese Metalle zu spannenden, aber․․․