Messungen sind nicht gleich Messungen. Während sich Gegenstände des Alltags, z. B. die Bauteile eines Autos, noch recht einfach hinsichtlich Größe, Gewicht und Beschaffenheit vermessen lassen, so sieht es doch ganz anders aus, wenn winzige Quantenobjekte wie z. B. Lichtteilchen auf ihre Eigenschaften hin betrachtet werden sollen. Einem internationalen Team aus Forschenden, darunter auch Wissenschaftler des Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, ist es gelungen, eine neue und besonders präzise Art der Messung in winzigen Quantensystemen zu entwickeln.
Hochpräzise Messungen selbst in winzigen Systemen – Zu diesem Zweck machen sich die Forschenden eine faszinierende Eigenschaft von Quantenobjekten zu Nutze: nämlich deren Verschränkung.
Verschränkung bedeutet dabei, dass Paare miteinander verschränkter Teilchen (z. B. Photonen, also Lichtteilchen) erzeugt werden. Ein jedes Teilchen weiß dabei stets um den exakten Zustand seines „Zwillings“ – selbst dann, wenn dieser weit entfernt ist. Werden nun die zwei miteinander verschränkten Teilchen gemessen, so können deren Eigenschaften exakter bestimmt werden, als wenn jedes Objekt für sich allein gemessen worden wäre, so die Erkenntnis der Forschenden.
Die Forschungsgruppe von Forschenden testete ihre Theorie an 19 verschiedenen Quantencomputern, darunter auch Deutschlands erster Quantenrechner, der Fraunhofer-IBM-Quantencomputer QSystemOne. Durch den Erfolg dürfen die Forschenden hoffen, eines Tages sogar drei oder mehr Quantensysteme miteinander verschränken zu können. Auf diese Weise wäre perspektivisch eine noch höhere Präzision der Messung möglich.
Anwendungen in der Interferometrie
Besondere Anwendungspotenziale für die neuesten Forschungsergebnisse ergeben sich in der Interferometrie. Dabei handelt es sich um eine Messmethode, die das Phänomen der Interferenz (also Überlagerung) von (Licht-)Wellen verwendet. Sogenannte „Interferometer“ haben zahlreiche Anwendungen in der Industrie, allem voran in der Präzisionsfertigung von Halbleitern sowie von optischen Komponenten. Langfristig betrachtet ist es laut der Forschenden aber auch denkbar, dass die neue Technologie bei der Rauschunterdrückung für Funksignale (6G) oder bei der Untersuchung biologischer Proben im Rahmen der Mikroskopie zum Einsatz kommt. (eve)
