Innsbruck/Wien - Verschränkung gehört zu jenen Eigenschaften der Quantenwelt, die mit Alltagsverständnis nur schwer zu fassen sind. So bleiben zwei verschränkte Teilchen auch über große Distanzen verbunden, was schon Albert Einstein als "spukhafte Fernwirkung" bezeichnet hat.

Noch viel komplexer wird es, wenn man mehrere Teilchen verschränkt und diese  empfindlichen Quantensysteme stört: Dann kann die Verschränkung erstaunlich vielfältige Formen annehmen, wie Quantenphysiker der Universität Innsbruck herausgefunden haben. Ihre Arbeit wurde nun in der Wissenschaftszeitschrift Nature Physics veröffentlicht.

Die "spukhafte Fernwirkung" derart gekoppelter Teilchen zeigt sich, wenn man an einem der beiden manipuliert. Sind etwa zwei Photonen verschränkt und misst man an einem beispielsweise den Polarisationszustand, dann beeinflusst das sofort, ohne jegliche Zeitverzögerung, auch den Polarisationszustand des anderen Teilchens, selbst wenn es theoretisch am "anderen Ende" des Universums wäre.

Die Quantenphysik macht sich diese Eigenschaft zunutze, um zum Beispiel Konzepte für die Quanteninformationsverarbeitung zu entwickeln. Die Verschränkung vieler sich überlagernder Zustände soll es zukünftigen Quantencomputern erlauben, bestimmte hochkomplexe Rechenaufgaben sehr einfach und rasch zu lösen.

Interessante Zustände

Die Wissenschafter um Rainer Blatt und Julio Barreiro vom Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck haben nun an vier miteinander verschränkten Ionen die Dynamik der Verschränkung bis ins Detail untersucht. Dazu haben sie analysiert, wie sich die Verschränkung ändert, während sie den störenden Einfluss der Umgebung verstärkten. "Dadurch verändert sich die Art der Verschränkung zwischen den Teilchen, und wir konnten eine ganze Reihe von sehr interessanten Zuständen beobachten", erklärte Barreiro in einer Aussendung der Uni Innsbruck.

Die Ergebnisse gehen laut Uni weit über das hinaus, was bisher durch Untersuchungen an zwei verschränkten Teilchen bekannt war. Dies bilde eine wichtige Grundlage für das Verständnis des quantenphysikalischen Verhaltens vieler Teilchen, wie sie etwa auch in einem Quantencomputer zusammen wirken könnten. Darüber hinaus vertiefe die Arbeit das Verständnis davon, wie die Quantenwelt bei zunehmend störendem Einfluss der Umgebung in die klassische Alltagswelt übergeht. (red/APA)