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Zwei zu Beginn an verschiedenen Orten vorbereitete Atome vertauschen auf dem blauen Weg ihre Positionen, während auf dem roten Weg kein Austausch stattfindet. In der Quantenmechanik ist es möglich, dass die Atome beide Wege gleichzeitig durchlaufen. Dadurch ist die Herkunft der Atome nicht mehr bestimmbar, und ihre Spinorientierungen (gekennzeichnet durch die Pfeile) sind miteinander „verschränkt“. © Andrea Alberti/Uni Bonn

Ein internationales Forscherteam um Christian Roos and Andrea Alberti hat einen neuen Weg vorgeschlagen, über den sich Atome oder Ionen durch Austausch ihrer Positionen ununterscheidbar machen lassen. Diese sollten dann exotische Eigenschaften aufweisen.

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IQOQI Innsbruck / Harald Ritsch

'Fliegende' photonische Quantenbits können in dichten Atomwolken effizient gespeichert werden. Allerdings werden dabei die absorbierten Photonen in delokalisierte Zustände umgewandelt, was die Weiterverarbeitung erschwert. Physiker aus Innsbruck, Oxford, Singapur und Harvard schlagen nun ein neuartiges Konzept vor: sogenannte „Quantenspin-Linsen“, die delokalisierte Anregungen auf einzelne Atome fokussieren. Damit können „fliegende“ Quantenbits mit den bereits weit entwickelten Quantencomputern weiterverarbeitet werden.

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IQOQI Innsbruck/Harald Ritsch

Bald schon wollen Physiker mit Hilfe von Quantensimulatoren Probleme lösen, an denen herkömmliche Computer scheitern. Dafür benötigen sie aber neue Werkzeuge, um sicherzustellen, dass die Simulatoren richtig arbeiten. Forscher um Rainer Blatt und Christian Roos haben nun gemeinsam mit Forschern der Universitäten Ulm und Strathclyde ein neues Verfahren im Labor umgesetzt, mit dem auch komplexe Quantenzustände effizient charakterisiert werden können.

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IQOQI

Innsbrucker Experimentalphysiker haben erstmals dynamische Quantenphasenübergänge in einem Vielteilchensystem im Labor direkt beobachtet. Sie berichten darüber in der Fachzeitschrift Physical Review Letters.

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IQOQI Innsbruck/Harald Ritsch

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.