Die Quantenverschränkung, einst von Einstein als "spukhafte Fernwirkung" bezeichnet, fasziniert Wissenschaftler weiterhin. Forscher am Technion in Israel erforschen überraschende Effekte auf Photonen, die in unglaublich kleinen Räumen eingeschlossen sind. Ihre Arbeit enthüllt neue Facetten der Quantenverschränkung mit Potenzial für fortschrittliche Quantentechnologien.
Die Experimente des Teams beinhalten die Beschränkung von Photonen in Strukturen, die kleiner als ein Tausendstel der Breite eines menschlichen Haares sind. Diese Beschränkung zwingt die Winkelkomponenten des Lichts, sich unerwartet zu überlappen, was die Art und Weise verändert, wie jedes Photon Informationen trägt. Dies führt zu einer Verschmelzung von Spin und Orbit zu einem einzigen Gesamtdrehimpuls, ein Konzept, das das konventionelle Verständnis von Licht in Frage stellt.
Diese neue Struktur der Verschränkung entstand, als Forscher Photonenpaare testeten, die sorgfältig entworfene Nanokanäle durchliefen. Die Ergebnisse deuteten auf Korrelationen hin, die sich von herkömmlichen Verschränkungsstrukturen in größeren Umgebungen unterscheiden. Diese Erkenntnisse könnten den Weg für effizienteres Quantencomputing und sichere Kommunikationsmethoden ebnen.
Die Miniaturisierung lichtbasierter Komponenten verstärkt die Wechselwirkung zwischen Photonen und nahegelegenen Materialien und erschließt Anwendungen, die mit größeren Systemen nicht erreichbar sind. Diese kompakten Systeme bieten neuartige Möglichkeiten, Daten effizient zu kodieren und zu verarbeiten. Obwohl verschränkte Photonen empfindlich auf Umwelteinflüsse reagieren, konzentriert sich die laufende Forschung auf Materialarchitekturen und Gerätedesigns, um potenziellen Verlusten oder Interferenzen entgegenzuwirken.
Wissenschaftler stellen sich eine Zukunft vor, in der Photonen Elektronen in der Datenverarbeitung ersetzen, was zu höheren Geschwindigkeiten und geringerer Wärmeableitung führt. Diese neue Verschränkungseigenschaft könnte eine entscheidende Komponente für diesen Übergang sein. Der Nobelpreis für Physik 2022 würdigte wichtige Beiträge, die die Art und Weise geprägt haben, wie wir Verschränkung messen und interpretieren, und befeuert den Drang, diese Korrelationen in immer kleineren Räumen zu erforschen.