Damit Materie bestehen kann, braucht es nicht nur Atome und deren Grundbausteine, sondern auch sogenannte Wechselwirkungsteilchen. Um diesen instabilen Z- und W-Bosonen auf die Spur zu kommen, forschen Teilchenphysiker mit enormem Aufwand in großen Beschleunigeranlagen, wie dem CERN bei Genf. Der Analyse dieser Partikel sind freilich Grenzen gesetzt, denn selbst in den Teilchenbeschleunigern existieren sie nur für extrem kurze Zeit. Nun aber ist es Physikern von der Universität Rostock gelungen, das Verhalten solcher exotischer Wechselwirkungsteilchen mit Licht zu simulieren.

Normalerweise beeinflussen Lichtteilchen einander nicht. Das Team um Lucas Teuber und Mark Kremer von der Uni Rostock hat jedoch eine Möglichkeit gefunden, wie sich Licht dazu zwingen ließe, dennoch miteinander wechselzuwirken. Dazu haben die Forscher integrierte Wellenleiterstrukturen designt und entsprechend den theoretischen Berechnungen in einen Glaschip gebannt.

Werkzeug zur Manipulation von Licht

Die neue Entdeckung, die nun im Fachjournal "Physical Review Research" veröffentlicht wurde, hat gleich zwei Vorteile. Zum einen lässt sich damit das Verhalten der elementaren Teilchen der Materie und deren Kräfte in Ruhe ganz gefahrlos bei ganz gewöhnlichen Laborbedingungen studieren, zum anderen sei ein Werkzeug gefunden, womit Licht zu beliebigem Verhalten gebracht werden könne.

Und das, so ergänzt Co-Autor Alexander Szameit, erlaube es eine ganz andere Klasse an logischen Grundschaltelementen des Quantencomputers zu designen, nämlich mit Licht. Eben dazu sei es erforderlich, dass das Licht aufeinander einwirken könne. "Das ist zwar noch nicht der Quantencomputer selbst, aber ein ganz neuer Weg dahin. Die Grundlagen sind geschaffen, nun müssen die Ingenieure den Licht-Quanten-Computer nur noch bauen", meint Szameit. (red, 13.12.2019)