25 Februar 2025

Mit Neutronen auf den Spuren des Physik-Nobelpreises

Einstein nannte es „spukhafte Fernwirkung“. Schrödinger bezeichnete sie als die wichtigste Eigenschaft der Quantenmechanik: Seit Jahrzehnten zieht die Quantenverschränkung die klügsten Köpfe in ihren Bann. Jetzt gelang es, verschränkte Neutronen mit einem Standard-Neutronenstreu-Instrument am MLZ und in den USA erzeugen.

Die Quantenverschränkung - ausgezeichnet mit dem Nobelpreis für Physik 2022 - hat den Weg für ultrasichere Kommunikation und fortschrittliche Computertechnik geebnet. Doch ihre Bedeutung geht weit über die Quanteninformationstechnologie hinaus. Sie reicht tief in die Grundlagen der Physik kondensierter Materie und darüber hinaus.

Quantenverschränkung in der Physik der kondensierten Materie

Quantenspin-Flüssigkeiten beispielsweise besitzen einen quantenverschränkten Grundzustand - die energieärmste Konfiguration des Systems, die es annimmt, wenn es sich dem absoluten Nullpunkt nähert. Die Existenz eines solchen Zustands nachzuweisen, ist jedoch nach wie vor eine experimentelle Herausforderung, die von Forschern weltweit verfolgt wird.

Neutronen zur Erforschung verschränkter Zustände

Die Neutronenspektroskopie ist dabei ein wichtiges Instrument, mit dem die Forscherinnen und Forscher das Anregungsspektrum eines Materials auf Anzeichen von Verschränkung untersuchen können. Jetzt hat ein internationales Forscherteam Fortschritte erzielt, indem es zeigte, dass ein Neutronenresonanz-Spin-Echo-Spektrometer - wie RESEDA am MLZ - einen Strahl verschränkter Neutronen erzeugen kann.

Ein verschränkter Neutronenstrahl eröffnet neue Möglichkeiten für die Untersuchung von Systemen aus kondensierter Materie und stellt ein leistungsfähiges Instrument zur Erforschung der Quantenverschränkung dar.

Originalpublikation

Spin-energy entanglement of a time-focused neutron
J.C. Leiner, S.J. Kuhn, S. McKay, J.K. Jochum, F. Li, A.A.M. Irfan, F. Funama, D. Mettus, L. Beddrich, C. Franz, J.Shen, S.R. Parnell, R.M. Dalgliesh, M. Loyd, N. Geerits, G. Ortiz, C. Pfleiderer, R. Pynn.
Phys. Rev. Applied 22, L031005 (2024)
DOI: 10.1103/PhysRevApplied.22.L031005

Dieser Artikel wurde ursprünglich auf der Website der TUM veröffentlicht.