Physik Mit Quanteneffekt zur genauesten Uhr der Welt

Mit einer Kette von Atomuhren wollen Forscher die Präzision von Zeitmessung deutlich erhöhen. Die Atome darin sollen miteinander verschränkt werden. Die Uhren könnten an Bord von Satelliten die Erde umkreisen.

Klassische Wanduhr: Verschränkte Atome für hochgenaue Zeitmessung
Corbis

Klassische Wanduhr: Verschränkte Atome für hochgenaue Zeitmessung


Cambridge - Im Rennen um die genaueste Zeitmessung haben US-Physiker eine weltumspannende Kette von Atomuhren vorgeschlagen, die quantenphysikalisch miteinander gekoppelt sind. Solch eine weltweite Quanten-Uhrenkette sei in der Lage, die Uhrzeit mit einer Präzision nahe dem fundamentalen Limit der Quantentheorie zu messen, schreiben Eric Kessler von der US-amerikanischen Harvard-Universität in Cambridge und seine Kollegen im Fachblatt "Nature Physics".

Dieses Netzwerk könnte eine weltweite Standardzeit liefern, die für verschiedene Anwendungen wie Navigation, Forschung aber auch internationale Finanzmärkte von Nutzen sein könnte. "Wir versuchen, ein bisschen visionär zu denken", sagte Kessler der Webseite "Nature News". Das Funktionieren aller nötigen Bausteine eines solchen Netzwerkes hätten Forscher bereits demonstriert, nun wolle man sie zusammenbringen.

Optische Atomuhren gehören gegenwärtig zu den genauesten Zeitmessern. Doch auch diese besitzen winzige Abweichungen. Ihre Genauigkeit ließe sich verbessern, wenn ein Teil der Atome jeder Uhr in einem weltweiten Netzwerk mit Atomen anderer Uhren quantenmechanisch verschränkt würde, schreiben die Physiker. Auf diese Weise stabilisieren sich die Uhren gegenseitig.

Netzwerk aus fliegenden Atomuhren

"Stellen Sie sich zehn Satelliten vor, die die Erde umkreisen", erklärt Kessler. Jeder habe eine Atomuhr an Bord. Ein Satellit fungiere als Netzwerkzentrum. Zuerst würden die Atome in dessen Uhr miteinander verschränkt, anschließend würde man die Verschränkung auf die anderen Atomuhren ausweiten.

Ein solches Netzwerk wäre auch quantenphysikalisch geschützt vor Ausfällen und externen Angriffen, so dass selbst bei Nichtfunktionieren einer oder mehrerer Uhren die Zeitmessung nicht beeinträchtigt würde. Deshalb ließe sich so eine hochpräzise Weltuhr aufbauen, meinen die Forscher.

Die Verschränkung von Teilchen wurde schon vielfach im Labor durchgeführt. Dabei besitzen die miteinander verschränkten Teilchen identische Quanteneigenschaften. Die Verschränkung würde das Rauschen bei Messungen verringern und so die Genauigkeit der Atomuhren erhöhen, schreiben die Forscher. "Die Uhren verhalten sich so, als bestünden sie aus einem einzelnen großen Pendel, das eine höhere Präzision hat", sagt Kessler.

Bis die hochgenaue Weltzeituhr aber tatsächlich Realität ist, bleibt noch viel zu tun. "Kein Zweifel, das ist ein sehr futuristischer Vorschlag", räumt Kessler ein. "Der Weg ist noch sehr weit."

hda/dpa

insgesamt 41 Beiträge
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maliperica 16.06.2014
1. „Gott würfelt doch“
Zitat von sysopCorbisMit einer Kette von Atomuhren wollen Forscher die Präzision von Zeitmessung deutlich erhöhen. Die Atome darin sollen miteinander verschränkt werden. Die Uhren könnten an Bord von Satelliten die Erde umkreisen. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/physik-quantenverschraenkung-genaueste-uhr-der-welt-a-975436.html
Wenn man es schafft, dann sollte eigentlich der Gott so ähnlich würfeln, wie es manche an Finanzmärkten tun. Und ohne ein wenig Hilfe ist es kaum vorstellbar, oder es bricht erneut alles zusammen. Meine ich nicht die Finanzmärkte, sondern Physik des 20 Jahrhunderts. Und es scheint doch unmöglich zu sein. EPR und die Kopenhagener Deutung bleiben erhalten: Indirekte Bestimmung über die Messung an T2 eben gar keine Messung der Eigenschaft des T1 ist.
e.schw 16.06.2014
2. Fällt ein Dogma?
Zitat von sysopCorbisMit einer Kette von Atomuhren wollen Forscher die Präzision von Zeitmessung deutlich erhöhen. Die Atome darin sollen miteinander verschränkt werden. Die Uhren könnten an Bord von Satelliten die Erde umkreisen. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/physik-quantenverschraenkung-genaueste-uhr-der-welt-a-975436.html
“Quantenmechanische Verschränkung” genutzt zur überlichtschnellen Übertragung von Information? Na also, geht doch...
reuanmuc 16.06.2014
3.
Zitat von e.schw“Quantenmechanische Verschränkung” genutzt zur überlichtschnellen Übertragung von Information? Na also, geht doch...
Nein, davon steht in dem Artikel nichts. Da haben sie wieder mal etwas gründlich missverstanden:-)
yael.schlichting 16.06.2014
4. Sie meinen die "Spukhafte Fernwirkung"
Zitat von e.schw“Quantenmechanische Verschränkung” genutzt zur überlichtschnellen Übertragung von Information? Na also, geht doch...
Naja, die gibt's aber nicht wirklich, sondern wir sprechen von der [b]Quanten-Nichtlokalität[b]. Es wird dabei nichts transportiert. Ebensowenig wie bei der sog. Quantenteleportation.
stulli_das_pausenbrot 16.06.2014
5. stimmt so nicht..
Bei der quantenverschränkung nehmen quanten/teilchen nicht, wie im artikel beschrieben, die gleichen zustände ein. Vielmehr sind die jeweiligen (gekoppelten) zustände entgegengesetzt. Wird z.b. der spin zweier teilchen gekoppelt, wobei teilchen A den spin +1/2 hat, dann muss teilchen B den spin -1/2 einnehmen.
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