Quantenphysik ist ein Teilbereich der Physik, der das Verhalten und die Eigenschaften von Materie und Energie auf atomarer und subatomarer Ebene beschreibt. Ein ganz besonderes Phänomen in diesem Bereich ist die Quantenverschränkung. Ein internationales Forschungsteam hat dieses Phänomen nun über 90 Jahre nach Veröffentlichung neu definiert.
Quantenphysik: Forschende entwickeln Verschränkungsbatterie
Die Verschränkung beschreibt ein spezifisches Phänomen, bei dem zwei oder mehr Teilchen so stark verbunden sind, dass ihr Zustand gemeinschaftlich bestimmt wird, auch über große Entfernungen. Bisher ging man davon aus, dass diese Verbindung nicht umkehrbar ist, das heißt, eine einmalige „Verschmelzung“ irreversibel bleibt. Neue Forschungsergebnisse beweisen jedoch das Gegenteil.
Ein internationales Team um Ray Ganardi hat nun ein Forschungspapier veröffentlicht, in dem es seine Ergebnisse zur Untersuchung dieser vermeintlichen Irreversibilität vorstellt. Dafür entwickelten die Forschenden eine Art Quantenspeicher, die sogenannte „Verschränkungsbatterie“. Mit dieser Batterie kann der Aufwand, der bei der Veränderung verschränkter Quantenzustände entsteht, gespeichert werden. Dadurch ist es später möglich, den gesamten Prozess vollständig rückgängig zu machen – ohne Informationsverlust.
Verschränkung ist reversibel
Mit der Verschränkungsbatterie erweitert das Forschungsteam das bekannte Modell der sogenannten LOCC-Operationen (Local Operations and Classical Communication). LOCC bezeichnet Operationen, bei denen Forscher*innen nur lokal an verschränkten Teilchen arbeiten – also ohne direkte Quantenkommunikation.
Das Ergebnis dieser Erweiterung: Durch die Kombination von LOCC mit der Verschränkungsbatterie können Prozesse an Verschränkungen umkehrbar gemacht werden – ein bedeutender Fortschritt für die Quanteninformationsverarbeitung. Denn: Komplexe Quantenzustände lassen sich auf diesem Weg vollständig reversibel transformieren.
Damit wurde erstmals gezeigt, dass eine fundamentale Grenze in der Quantenmechanik – die bislang angenommene Unumkehrbarkeit von Verschränkungsprozessen – aufgehoben werden kann.
Quelle: „Second Law of Entanglement Manipulation with an Entanglement Battery“ (Physical Review Letters, 2025), ScienceDaily
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