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News: "Cavity Protection Effect" macht Quanteninformation langlebig

Wichtige Entdeckung auf dem Weg zu Quantencomputern

Michael Nickles / 30 Antworten / Baumansicht Nickles

Das Rechenwerk aktueller Computer kennt auf unterster Ebene nur zwei Zustände: null oder eins, also an oder aus. Bei Quantensystemem indessen sind beliebige Überlagerungen von Zuständen möglich, auch null und eins gleichzeitig. Forscher hoffen mit dieser Grundlage in der Zukunft superschneller Quantencomputer bauen zu können. Aktuell sind aber erst mal noch schwierige technologische Probleme zu bewältigen.

Das an der TU Wien verwendete Quantensystem: In der Mitte sitzt ein schwarzer Diamant mit Stickstoffatomen, sie koppeln an das Licht eines Mikrowellenresonators. (Foto: TU Wien)

Ein Kernproblem ist, dass gespeicherte Quantenzustände zu durch Wechselwirkungen mit der Umgebung extrem leicht zerstört werden.

Forscher der TU Wien haben jetzt einen speziellen Schutzeffekt entdeckt, der die Stabilität eines besonders vielversprechenden Quantensystems (Hybridsysteme aus Mikrowellenresonatoren und Atom-Spins in Diamant) deutlich erhöht.

Das Team: Jörg Schmiedmayer, Johannes Majer, Stefan Putz, Dmitry Krimer und Stefan Rotter. (Foto: TU Wien)
Ein Quantenrechner aus zwei Systemen

Es gibt heute ganz unterschiedliche Konzepte für die Speicherung von Quanteninformation."Wir verwenden ein Hybridsystem aus zwei völlig verschiedenen Quantentechnologien", erklärt Johannes Majer vom Atominstitut der TU Wien. Gemeinsam mit seinem Team koppelt er Mikrowellen und Atome und arbeitet damit an der Verwirklichung eines Quantenspeichers.

In einem Mikrowellenresonator werden Photonen erzeugt. Sie wechselwirken mit dem Spin von Stickstoffatomen, die in Diamant eingebaut sind. Der Mikrowellenresonator ermöglicht Quanteninformation schnell zu transportieren, die Atomspins im Diamant können diese speichern, zumindest für eine Zeitdauer von einigen hundert Nanosekunden. Das ist lange genug, verglichen mit der extrem kurzen Zeitskala, auf der sich Photonen im Mikrowellenresonator hin und her bewegen.

"Eigentlich sind alle Stickstoffatome zwar völlig gleich, aber wenn sie im Diamant jeweils in eine leicht unterschiedliche Umgebung platziert sind, dann haben sie auch leicht unterschiedliche Schwingungsfrequenzen", sagt Stefan Putz, Doktorand am Atominstitut. Die Atomspins verhalten sich dann wie ein Raum voller Pendeluhren mit leicht unterschiedlich langen Pendeln: Am Anfang schwingen sie ziemlich synchron, aber nachdem sie niemals völlig identisch sind, laufen sie nach einer gewissen Zeit aus dem Takt und übrig bleibt ein wildes Durcheinander.

Ordnung durch Kopplung

"Wenn die Energien der einzelnen Spins auf passende Weise verteilt sind, kann man durch eine starke Kopplung zwischen Atomspins und dem Mikrowellenresonator erreichen, dass die Spins viel länger im Gleichtakt schwingen", erklärt Dmitry Krimer.  Die Atomspins haben zwar keinen direkten Einfluss aufeinander, aber die Tatsache, dass sie kollektiv stark an den Mikrowellenresonator gekoppelt sind, verhindert, dass der Quantenspeicher in Zustände übergeht, die für Quanteninformations-Übertragung nicht mehr genutzt werden können.

Dieser Quanten-Schutzeffekt gegen den Zerfall der quantenmechanischen Eigenschaften des Systems verlängert die Zeitdauer, in der man Quanteninformation aus den Atomspins auslesen kann erheblich.

"Durch die Verbesserung der Quanten-Kohärenzzeit auf Basis dieses Cavity Protection Effekts eröffnen sich vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten für unsere hybriden Quantenspeicher", sagt Johannes Majer.

Michael Nickles meint:

Hier einfach mal weitergereicht für die technisch Interessierten.

mYthology Michael Nickles

„Wichtige Entdeckung auf dem Weg zu Quantencomputern“

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Interessiert bin ich schon, verstanden hab ich aber nur "blub"

Michael Nickles mYthology

„Interessiert bin ich schon, verstanden hab ich aber nur blub“

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Naja, sie haben aus der Sache eine Riesen-Geheimhaltung gemacht, Sperrfrist bis Sonntag 19 Uhr. Also muss es etwas Großartiges sein und ich wollte es Euch nicht vorenthalten. :-)

Grüße,
Mike

schuerhaken Michael Nickles

„Wichtige Entdeckung auf dem Weg zu Quantencomputern“

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Sieh Dir Dein Bild mal ganz genau an, Michael. 
Was siehst Du? - Ganz GENAU hinsehen... 
Aaaaaaah ja!

RICHTIG!

Du siehst DUNKLE MATERIE!

Das beweist zwei äußerst wichtige Aspekte:

  1. Es gibt sie, die dunkle Materie! 
  2. Sie ist sogar zu etwas nütze!

Ich hab's doch geahnt: Eines Tages ist es so weit. 
Wenn auch im zweiten oder dritten Aufguss...
______________________________
10.08.2011: Das hier. - Ferner: Das hier (Mai 2009). 
10.08.2011- zum Zweiten: Das hier
Schließlich (mit "Public release date: 07-Aug-2014"): Das hier.

Alekom Michael Nickles

„Wichtige Entdeckung auf dem Weg zu Quantencomputern“

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hallo Michael, in einem anderen Forum haben einige User befunden, die Wissenschafter mögen zwar geistig 1A sein, aber praktisch eher kaum, die beiden schrauben sind total vernudelt. *g* im übrigen warst du schneller als ich mit dem Artikel! *g*

Michael Nickles Alekom

„hallo Michael, in einem anderen Forum haben einige User ...“

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aber praktisch eher kaum, die beiden schrauben sind total vernudelt.

*lach

stimmt - hab ich glatt übersehen die Schraubenfolterung.

schuerhaken Michael Nickles

„lach stimmt - hab ich glatt übersehen die Schraubenfolterung.“

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...glatt übersehen...

Auch dass diese Leute als knapp in der "Amateur"liga erscheinen...
(ergibt sich aus diversen Zusammenhängen)
...und immer wieder mal trommeln, damit man sie wahrnimmt.

Maybe schuerhaken

„Auch dass diese Leute als knapp in der Amateur liga ...“

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Auch dass diese Leute als knapp in der "Amateur"liga erscheinen... (ergibt sich aus diversen Zusammenhängen)

Aber sicherlich doch, weil alleine das Physikstudium ein Klacks ist, die Einstellungen in einer renomierten Institution erfordert auch nur Amateur-Qualifikation und Prof. und Dr-Titel natürlich ehrenhalber verliehen worden sind. Und die Quantenphysik an sich ist ja auch eine leicht verständliche Thematik!

http://atomchip.org/

http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenphysik

Gruß

Maybe

Alekom Maybe

„Aber sicherlich doch, weil alleine das Physikstudium ein ...“

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der titel professor, zumindest in österreich, wird auch verliehen.

die lebenspartnerin meines freundes ist kindergartenpädagogin-lehrerin *uff* und falls frau professor ausfällt, wird sie bei prüfungen zur frau professor ernannt.

gelöscht_320029 Alekom

„der titel professor, zumindest in österreich, wird auch ...“

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groggyman Alekom

„der titel professor, zumindest in österreich, wird auch ...“

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Hallo

Das war in der Tat für mich neu, die Ö-Streicher machen da wirklich einen Unterschied :-)

Professuren in Österreich 

-groggyman-

Maybe Alekom

„der titel professor, zumindest in österreich, wird auch ...“

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Moin,

das ist auch in Deutschland nicht anders. Ein Professor ist kein akademischer Titel, sondern Inhaber einer Professur.

http://de.wikipedia.org/wiki/Professur

Dennoch kann man davon ausgehen, dass ein Professor in der Forschung und Entwicklung in der Physik etwas von der Materie versteht, wie auch die teilnehmenden Doktoren, die ihren Dr-Titel durch Promotion verliehen bekommen haben, wie es in der Naturwissenschaft und Medizin typisch ist.

http://de.wikipedia.org/wiki/Promotion_%28Doktor%29

Gruß

Maybe

Maybe Michael Nickles

„lach stimmt - hab ich glatt übersehen die Schraubenfolterung.“

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stimmt - hab ich glatt übersehen die Schraubenfolterung.

Mike, das ist ein Quantensystem!

Die Schrauben sind fest und nicht fest, sie sind ganz und kaputt, zur gleichen Zeit! ;-)

Gruß

Maybe

groggyman Maybe

„Mike, das ist ein Quantensystem! Die Schrauben sind fest ...“

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Hallo

Der Begriff Quantenschraube führt bei Google ins Leere:-))

Aber mal etwas anderes, wie lange wollen die Quantenforscher uns noch hinhalten, mir kommt es so vor als müssten sie ab und an ein Bonbon in die Menge werfen, um sich die Forschungsgelder zu sichern, so richtig vorwärts sind die noch nicht gekommen, oder besser gesagt, richtig brauchbare Ergebnisse hat es noch nicht gegeben, es gibt nur sehr viel Lesestoff.

gelöscht_84526 groggyman

„Hallo Der Begriff Quantenschraube führt bei Google ins ...“

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Aber mal etwas anderes, wie lange wollen die Quantenforscher uns noch hinhalten,

Verstehe ich auch nicht, wieso und was man so lange an "großen Füßen" herumforschen muss: http://www.duden.de/suchen/dudenonline/Quanten%20%5Bgro%C3%9Fe%20F%C3%BC%C3%9Fe%20Schuhe%5D  Reingefallen

Den Begriff "Quanten" kenne ich schon von Kind an als anderes Wort für "Quadratlatschen".

Gruß

K.-H.

groggyman gelöscht_84526

„Verstehe ich auch nicht, wieso und was man so lange an ...“

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Bist ja heute wieder in Geberlaune :-)

Gemeint waren aber die Leute, die sich mit der Erforschung der kleinsten nicht mehr teilbaren Elementarteilchen beschäftigen aber dennoch auf großem Fuß leben Zwinkernd

gelöscht_84526 groggyman

„Bist ja heute wieder in Geberlaune :- Gemeint waren aber die ...“

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Gemeint waren aber die Leute........... usw.

Wäre ich jetzt echt nicht drauf gekommen.... Cool

Gruß

K.-H. (Schuhgröße 43)

winnigorny1 gelöscht_84526

„Verstehe ich auch nicht, wieso und was man so lange an ...“

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Den Begriff "Quanten" kenne ich schon von Kind an als anderes Wort für "Quadratlatschen".

Falsch mien Jung (ist wohl ne andere Quantenlogik bei dir)!

Quadratlatschen haben nur bedingt mit Quanten zu tun. Nämlich insofern, als dass sie die Überzieher für die Quanten sind. Fuzzy-Locic halt: Quanten sind Füsse und Quadratlatschen sind Schuhe! Zunge raus LOL!

Winni, Schuhgröße 44!!! Küssend

schuerhaken groggyman

„Hallo Der Begriff Quantenschraube führt bei Google ins ...“

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Siehe meine Nachricht vom 18.08.2014, 21:54 h.
Und "Quanten" für Computer zu nutzen
scheitert vielleicht schon an deren Geruch.

winnigorny1 schuerhaken

„Siehe meine Nachricht vom 18.08.2014, 21:54 h. Und Quanten ...“

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Bööööööaaaarkssss!

Borlander groggyman

„Hallo Der Begriff Quantenschraube führt bei Google ins ...“

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Der Begriff Quantenschraube führt bei Google ins Leere:-))

Nein:

Google zum Thema Quantenschraube

:-D

Alekom Maybe

„Mike, das ist ein Quantensystem! Die Schrauben sind fest ...“

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und böse zungen sagen, das wenn wer sagt er oder sie habe die quantenphysik verstanden, dann hat er oder sie die quantenphysik eben nicht verstanden! *g*

im übrigen war einstein kein so guter freund von quanten...

Xdata Alekom

„und böse zungen sagen, das wenn wer sagt er oder sie habe ...“

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Einstein nannte es -- spukhafte Fernwirkung.

Eine Philosophin hat in einem Buch festgestellt ..
-- Die Quantentheoretiker sind bei der
Interpretation der Theorie etwas überfordert.

Insbesondere wurde da   bewiesen   so  speziell die Behauptung
-- Es gibt nichts außerhalb von Beobachtungen - nicht allgemeingültig ist.

Selbst in der Transzendenten Logik, die noch allgemeingültiger ist als die Konstruktive Logik,
gilt so etwas existieren kann, ohne von Beobachtungen abzuhängen!

Die   Transzendente Logik   ist noch schwächer als die spezielle
nur definierte MaterieLogik bzw Quantenlogik.

Die gute alte zweiwertige  normale Logik ist ebenfalls allgemein genug,
da in keiner echten Logik etwas behauptet wird.
Auch in der klassischen Logik selbst wird nichts behauptet.
Das Tertium Non Datur ist bei unendlichen Systemen zwingend.

Die ehrlichste ist die Fuzzy Logik, sie ist auch nicht (nur) dreiwertig wie oft behauptet,
sondern kann beliebige, auch kontinuumviele Werte annehmen.
Das Tertium Non Datur ist in ihr ein Speziallfall.

Die Quantenlogik ist , da sie  nicht allgemeingültig ist , eigentlich keine Logik.
Sondern speziell auf  unsere  Materie konditioniert

Echte Logik  MUSS aber
in allen Welten ohne Ausnahme gelten.
Darf keinen Speziallfall auslassen, aber sich auch keiner speziellen Physik beugen.
Das geht garnicht, sonst ist es keine Logik mehr.

Selbst - oder gerade die Quantentheorie - erlaubt verschiedene Physiken und Materien.

Logik gilt ausnahmslos in allen Welten.
Schliesst aber nicht aus, so es nur   eine   gibt.

gelöscht_238890 Xdata

„Einstein nannte es -- spukhafte Fernwirkung. Eine ...“

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Logik gilt ausnahmslos in allen Welten. Schliesst aber nicht aus, so es nur   eine   gibt.

Womit sie sich selber ad  absurdum führt, da es augenscheinlich unendlich viele gibt.Zwinkernd

Borlander Xdata

„Einstein nannte es -- spukhafte Fernwirkung. Eine ...“

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Eine Philosophin hat in einem Buch festgestellt .. -- Die Quantentheoretiker sind bei der Interpretation der Theorie etwas überfordert.

Diesen Eindruck habe ich nun eher nicht. Die theoretischen Grundlagen sind auch nicht erst von gestern sondern kursieren schon eine ganze Weile und sind umfangreich erforscht. Es fehlt vor allem an der Hardware um die existierenden Quanten-Algorithmen auch einzusetzen.

Alter68er Borlander

„Diesen Eindruck habe ich nun eher nicht. Die theoretischen ...“

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Vielleicht sollte man mal darauf aufmerksam machen von wem u.was der Begriff Quant bedeutet. Max Planck verwendete den Begriff im Zusammenhang mit der Schwarzkörperstrahlung. Es war das kleinstmögliche Teilchen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Max_Planck

Ansonsten gibt es die theoretischen Physiker u. die sog. Modellbauer. Speziell um diese handelt der Thread.

MfG.

Xdata Borlander

„Diesen Eindruck habe ich nun eher nicht. Die theoretischen ...“

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Es geht speziell um die Behauptung der Quantentheorie
“ Es gibt nichts unabhängig von Beobachtungen ..! “

Also, die Erkenntnis so der Mond auch existiert wenn man ihn nicht beobachtet,
will ich mir von keiner Theorie, zumindest als logische Möglichkeit nehmen lassen.

Die Quantentheorie bestreitet diese Möglichkeit.
-- Aber das ist ihr Verlust.

In Alten Beschreibungen wurde eine Informationstransfer
à la Verschränkung,  auch die Art Information die der Quantencomputer sie bringen soll
-- leidenschaftlich bis kategorisch ausgeschlossen.

Die Effekte existierten Zwar aber ein Transfer der Infomation, eine Erhaltung
sei definitiv ausgeschlossen.

Neuere Betrachtungen behaupten genau das Gegenteil!
So gesehen ist die Quantentheorie so wohl mehr deterministisch als auch klassisch
als oft behauptet.

Borlander Xdata

„Es geht speziell um die Behauptung der Quantentheorie Es ...“

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Also, die Erkenntnis so der Mond auch existiert wenn man ihn nicht beobachtet, will ich mir von keiner Theorie, zumindest als logische Möglichkeit nehmen lassen.

Es geht da weniger um die Existenz, und mehr um die Nicht-Kenntnis des (exakten und vollständigen) Quentenzustandes. Beim Beobachten/Messen geht dieser mit gewissen Wahrscheinlichkeiten in einen definivierten Zustand über. Der Mond ist übrigens kein besonders gutes Beispiel. Die Unterschiede zwischen klassischer Physik und Quentenmechnik werden erst im (sehr) Kleinen relevant. Siehe z.B. https://de.wikipedia.org/wiki/Zustand_%28Quantenmechanik%29#Unterschied_zur_klassischen_Physik

Ähnlich ist das z.B. auch mit relativistischen Effekten. Bei haushaltsüblichen Geschwindigkeiten kannst Du die bedenkenlos vernachlässigen. Bei c/2 aber definitiv nicht mehr.

In Alten Beschreibungen

Wie als sind die denn? ;-)

Xdata Borlander

„Es geht da weniger um die Existenz, und mehr um die ...“

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Zu altZwinkernd die neue Quantentheorie mit ihren praktischen Funktionen ist viel sympathischer.

-- Schon allein absolut  abhörsicher  ist heute aktueller denn jeCool.
Man-in-the-Middle logisch entwidmet.

Alter68er Xdata

„Es geht speziell um die Behauptung der Quantentheorie Es ...“

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Also, die Erkenntnis so der Mond auch existiert wenn man ihn nicht beobachtet,

Das sind philosophische Gedankenspiele, die es schon vor der Quantentheorie gab.

Zum Beispiel gibt es ein Geräusch (Baum fällt um) wenn keiner da ist um es zu hören.

MfG.

Xdata Alter68er

„Das sind philosophische Gedankenspiele, die es schon vor ...“

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Ja, das ist wahr.              Philosophische   Gedankenspiele, darin war Parmenides ein Meister, als unbesiegbar im Streit betrachtet.

Ein weiser Satz ist
-- wer zu sehr versucht hinter die Dinge zu sehen
-- sieht am Ende die Dinge selbst nicht mehr.

Da kommt mir spontan    gelber Strom    in den Sinn.

Elektronen sind aber
zu klein um gelb zu sein. Lächelnd