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Wissenschaftler wissen endlich, wie sie Schrödingers Katze retten können

Die Mission: Schrödingers Katze retten. Die Lösung: Eine Lösung zur Erfassung und Manipulation des Quantensprungs.
Die Mission: Schrödingers Katze retten. Die Lösung: Eine Lösung zur Erfassung und Manipulation des Quantensprungs.
Foto: imago images / Nature Picture Library
Schrödingers Katze ist eine Illustration, die ein Charakteristikum der Quantenmechanik beschreiben soll. Die Katze war dem Tod sehr nah, doch jetzt haben Physiker einen Rettungsweg gefunden.

Das unvorhersehbare Verhalten von Partikeln auf einem Quantumlevel erschwert das Erforschen von Quantensystemen enorm. Der österreichische Physiker Erwin Schrödinger wählte ein nicht allzu tierfreundliches Motiv, um dieses Phänomen zu beschreiben: Die berühmte Katze Schrödingers hatte nur eine 50 prozentige Überlebenschance.

Schrödingers Katze: Deswegen war es in der Box so gefährlich

Das beliebte Szenario funktioniert wie folgt: Eine Katze befindet sich in einer geschlossenen Box. In der Box befinden sich außerdem ein radioaktives Präparat sowie ein Detektor für die beim Zerfall erzeugte Strahlung und eine tödliche Menge gift. Wenn dieser Zählerdetektor nur ein einziges radioaktives Präparat eines Atoms aufspürt, wird die Giftflasche zerpringen und Schrödingers Katze stirbt.

Während die Box geschlossen ist, ist unklar, ob die Katze tot oder am Leben ist. Sie existiert in einem Zustand aus beiden Optionen, bis man die Box öffnet und sich Klarheit verschafft. Die Metapher soll das Konzept der Quantenüberlagerung demonstrieren, bei welchem ein Partikel in mehreren Energiezuständen zur gleichen Zeit existieren kann.

Der Zustand klärt sich erst bei der Anschauung auf. Dieser plötzliche Übergang von einem energetischen Zustand in einen anderen wird als Quantensprung bezeichnet.

Forscher wollen die Miezekatze retten

Die Lösung: Den Quantensprung vorhersehen und manipulieren. Nach Sciencealert, haben Wissenschaftler der Yale Universität es geschafft, die Veränderung vorhersehbar zu machen. Mithilfe von künstlichen Atomen, die Qubits genannt werden, konnten sie die Veränderung des energetischen Zustands indirekt beobachten.

Die Beobachtung glückte folgendermaßen: Unter dem Einsatz von drei Mikrowellen-Generatoren wurde das Quantenbit in einem 3D-förmigen Aluminiumgehäuse bestrahlt. Die Mikrowellenstrahlung verändert den Energiezustand des Qubits, während zusätzliche Strahlung die Box überwacht. Ist das Qubit in seinem Grundzustand, produziert die Strahlung Energieteilchen, die wieder verschwinden, wenn das Quantenbit kurz vor einem Sprung steht.

Eher Transition als Sprung

Zudem erkannten die Forscher, dass es sich bei dem sogenannten Quantensprung in der "Katzenbox" eher um einen Übergang, als um einen abrupten Sprung handelt. So könne man nämlich auch einen Energiewechsel identifizieren und manipulieren. Somit kann der Quantensprung durch einen Strahlungsschub verhindert werden und Schrödingers Katze stirbt nicht am zerschmetterten Gift.

Fazit: Quantensprung langfristig unvorhersehbar

Während sich das Atom bereits in der Wechselphase befindet, kann es durch das Experiment der Forscher ausfindig gemacht und die Übergangsphase verhindert werden. Richtig vorausschauend ist die Methode trotzdem nicht, da eine Energiewechsel nur während des Prozesses erkannt werden kann und nicht etwa schon davor.

Die Physiker vergleichen den Quantensprung mit einem Vulkanausbruch: Langfristig könne man keine Eruption vorhersagen. Mit der bisherigen Erkenntnis können die bisher unbändigbaren Sprünge aber erkannt und verhindert werden. Das würde definitiv schon ausreichen, um Schrödingers Katze vor dem Tod zu retten.

Die Theorie von Erwin Schrödinger bietet eine erfolgreiche Forschungsbasis für viele Physiker. Diese Theorie eines berühmten Physikers löst allerdings heftige Diskussionen bei Wissenschaftlern aus. Könnte die Dunkle Materie eine Illusion sein? Es hat sich womöglich ein Fehler in die Gravitationstheorie eingeschlichen.

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