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Physiker entdeckt, wie man Energie teleportiert
1993 zeigten Charlie Bennett vom Watson Research Center von IBM im Bundesstaat New York und ein paar Kumpels, wie man Quanteninformationen von einem Punkt im Raum zu einem anderen überträgt, ohne den dazwischenliegenden Raum zu durchqueren.
Die Technik beruht auf dem seltsamen Quantenphänomen namens Verschränkung, bei dem zwei Teilchen dieselbe Existenz teilen. Diese tiefe Verbindung bedeutet, dass eine Messung an einem Teilchen sofort das andere beeinflusst, obwohl sie Lichtjahre voneinander entfernt sind. Bennett und Co. haben herausgefunden, wie man dies zum Versenden von Informationen ausnutzen kann. (Der Einfluss zwischen den Teilchen kann unmittelbar sein, aber der Prozess verletzt die Relativität nicht, da einige Informationen klassisch mit Lichtgeschwindigkeit gesendet werden müssen.) Sie nannten die Technik Teleportation.
Das ist nicht wirklich eine Übertreibung seines Potenzials. Da Quantenteilchen bis auf die Informationen, die sie tragen, nicht zu unterscheiden sind, müssen sie nicht selbst übertragen werden. Eine viel einfachere Idee besteht darin, stattdessen die darin enthaltenen Informationen zu senden und sicherzustellen, dass am anderen Ende ein bereiter Vorrat an Partikeln vorhanden ist, um ihre Identität anzunehmen. Seitdem haben Physiker diese Ideen verwendet, um Photonen, Atome und Ionen tatsächlich zu teleportieren. Und es ist nicht schwer vorstellbar, dass in nicht allzu ferner Zukunft Moleküle und vielleicht sogar Viren teleportiert werden könnten.
Aber Masahiro Hotta von der Tohoku University in Japan hat sich eine viel exotischere Idee einfallen lassen. Warum nicht dieselben Quantenprinzipien verwenden, um Energie zu teleportieren?
Heute skizziert Hotta, aufbauend auf einer Reihe von Veröffentlichungen des letzten Jahres, seine Idee und ihre Implikationen. Der Prozess der Teleportation beinhaltet eine Messung an jedem einzelnen verschränkten Partikelpaar. Er weist darauf hin, dass die Messung am ersten Teilchen Quantenenergie in das System injiziert. Dann zeigt er, dass es möglich ist, durch sorgfältige Auswahl der Messung am zweiten Teilchen die ursprüngliche Energie zu extrahieren.
All dies ist möglich, weil es immer Quantenfluktuationen in der Energie jedes Teilchens gibt. Der Teleportationsprozess ermöglicht es Ihnen, Quantenenergie an einem Punkt im Universum zu injizieren und dann Quantenenergiefluktuationen auszunutzen, um sie an einem anderen Punkt zu extrahieren. Natürlich bleibt die Energie des Gesamtsystems unverändert.
Er nennt das Beispiel einer Kette verschränkter Ionen, die in einer elektrischen Feldfalle hin und her schwingen, ein bisschen wie Newtons Kugeln. Die Messung des Zustands des ersten Ions injiziert dem System Energie in Form eines Phonons, eines Schwingungsquants. Hotta sagt, dass die richtige Messung des letzten Ions diese Energie entzieht. Da dies (im Prinzip) mit Lichtgeschwindigkeit erfolgen kann, wandert das Phonon nicht über die Zwischenionen, sodass diese Ionen nicht erhitzt werden. Die Energie wurde übertragen, ohne den Zwischenraum zu durchqueren. Das ist Teleportation.
Wie wir die Fähigkeit, Energie zu teleportieren, nutzen könnten, ist noch nicht klar. Posten Sie Ihre Vorschläge im Kommentarbereich, wenn Sie welche haben.
Aber das wirklich Spannende sind die Auswirkungen, die dies auf die Grundlagen der Physik hat. Hotta sagt, dass sein Ansatz Physikern erstmals eine Möglichkeit bietet, den Zusammenhang zwischen Quanteninformation und Quantenenergie zu untersuchen.
Es gibt ein wachsendes Gefühl, dass die Eigenschaften des Universums am besten nicht durch die Gesetze beschrieben werden, die die Materie regeln, sondern durch die Gesetze, die die Information regeln. Dies scheint für die Quantenwelt zu gelten, gilt sicherlich für die spezielle Relativitätstheorie und wird derzeit für die Allgemeine Relativitätstheorie erforscht. Eine Möglichkeit zu haben, mit Energie auf der gleichen Grundlage umzugehen, kann helfen, diese verschiedenen Stränge zusammenzuführen.
Interessantes Zeug. Es ist nicht abzusehen, wohin diese Art des Denkens führen könnte.
Ref: arxiv.org/abs/1002.0200 : Energie-Verschränkungs-Beziehung für die Quantenenergie-Teleportation