Der Nobelpreis in Physik 2022 wird an Alain Aspect, John F. Clauser und Anton Zeilinger verliehen "für Experimente mit verschränkten Photonen, das Verletzen der Bell'schen Ungleichung und Pionierarbeit in der Quanteninformationswissenschaft."

Alain Aspect (l), John F. Clauser (m), Anton Zeilinger (r). Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach

Die unbeschreiblichen Effekte der Quantenphysik halten Einzug in der Anwendung in einem großen Forschungsfeld, welches Quantencomputer, Quantennetzwerke und quantenverschlüsselte Kommunikation beinhaltet. 

Einen Schlüsselfaktor in dieser Entwicklung stellen die sogenannten verschränkten Zustände von zwei oder mehr Teilchen dar, wie sie in der Quantenmechanik auftauchen. Das, was mit einem Teilchen geschieht, bestimmt das, was mit den anderen passiert, auch in großer Entfernung voneinander.

Für lange Zeit bestand die grundlegende Frage, ob diese Korrelation durch versteckte Variablen, die die Ergebnisse von Messungen an verschränkten Teilchen unbemerkt vorgeben, entsteht. In den sechziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts entwickelte John. S. Bell eine nach ihm benannte mathematische Ungleichung, die besagt, dass die Korrelation durch versteckte Variablen bei einer großen Zahl von Messungen einen bestimmten Wert nicht übersteigen kann. Von der Quantenmechanik wird jedoch vorhergesagt, dass bestimmte Experimente diese Ungleichung verletzen und damit eine stärkere Korrelation nachweisen, als es mit versteckten Variablen möglich ist. 

John Clauser entwickelte  Bell’s Idee zu einem praktisch durchführbaren Experiment weiter. Als er die Messungen durchführte wurde Bell's Ungleichung im Einklang mit der Quantenmechanik eindeutig verletzt. Dadurch zeigte er, dass die Quantenmechanik nicht durch eine Theorie basierend auf versteckten Variablen ersetzt werden kann. 

Es blieben bei genauer Betrachtung jedoch einige Schlupflöcher in der Interpretation von Clauser's Experiment. Alain Aspect entwickelte ein Experiment, das ein entscheidendes Schlupfloch schließen konnte. Ihm gelang es, die Messeinstellungen vor der Messung zu verändern, jedoch nachdem die verschränkten Teilchen ihre Quelle bereits verlassen hatten. Auf diese Weise konnte ausgeschlossen werden, dass die Messeinstellungen einen Einfluss auf die Erzeugung der verschränkten Teilchen haben konnte.

Mit verbesserten Werkzeugen fing Anton Zeilinger an verschränkte Quantenzustände einzusetzen, unter anderem, um das Phänomen der Quantenteleportation im Experiment zu demonstrieren, das es ermöglicht, den Quantenzustand eines Teilchens auf ein entferntes anderes Teilchen zu übertragen.

"Es wird immer klarer, dass eine neue Art der Quantentechnologie entsteht. Wir sehen die große Bedeutung der Arbeit der Preisträger mit verschränkten Zuständen über die fundamentalen Fragen zur Interpretation der Quantenmechanik hinaus," sagt Anders Irbäck, Vorsitzender des Nobel-Komitees für Physik.    

Originalpressemeldung: The Nobel Prize in Physics 2022. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Tue. 4 Oct 2022.


Zurück zu allen Meldungen