Materielles Licht und umgekehrt?
24.08.2010 um 14:59Hallo Miteinander =)
Forschern ist es gelungen mit Licht Materie zu bewegen, was bis dato unvorstellbar schien.
ist es deshalb vorstellbar, dass das Licht, so wie Wir es "kennen", in Wahrheit gleich der Materie ist? Wir Uns nur nicht dessen bewusst sind?
Warum stellen Wir nicht einmal diese Welt komplett auf den Kopf? Mit dieser Vorgehensweise hab ich persönlich immer die erstaunlichsten Fortschritte erzielt. ;)
Vielleicht als Denkanstoss folgender Artikel`?
Quelle : WeltOnline
Österreichischen Forschern gelingt ein Durchbruch in der Quantenphysik. Erstmals konnten sie mechanische und optische Systeme verbinden. Das ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem Quantencomputer
Von Brigitte Röthlein
Das Gebiet der Physik, das sich mit den kleinsten Einheiten von Materie und Energie - den Quanten - beschäftigt, heißt traditionell "Quantenmechanik". Nun haben Markus Aspelmeyer und sein Team am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften diesem Namen eine ganz neue Bedeutung gegeben: Es ist ihnen zum ersten Mal gelungen, mithilfe von Quanten ein mechanisches Objekt zu bewegen. Sie berichteten darüber diese Woche in der neuesten Ausgabe von "Nature".
Bisher konnten Physiker noch immer nicht die Frage beantworten, ob die Gesetze der Quantenwelt auch für alltägliche, große Objekte gelten, die man mit dem bloßen Auge sehen kann. Die moderne Nano- und Mikrotechnologie lässt nun jedoch mögliche Experimente dazu näher rücken. Seit einigen Jahren wird weltweit intensiv an Quantenexperimenten mit mechanisch schwingenden Objekten geforscht. Solche sogenannten Oszillatoren können von einigen tausendstel Millimetern bis zu mehreren Zentimetern groß sein und wären damit die mit Abstand größten Objekte, an denen die Quantentheorie jemals getestet wurde. Man versucht, die Eigenschaften eines elementaren Quantensystems, beispielsweise eines einzelnen Elektrons, Atoms oder Lichtteilchens, auf das makroskopische mechanische Objekt zu übertragen. Eine unabdingbare Voraussetzung für die Nutzung eines Quantencomputers. Dort rechnet man mit einzelnen Quanten, aber um den Rechner mit den Ein- und Ausgabemedien oder mit konventionellen Computern zu verbinden, benötigt man irgendeine Art von "Quanten-Transducern", mit denen sich die Informationen verarbeiten und weiterleiten lassen.
Die IQOQI-Forscher haben es nun zum ersten Mal geschafft, ein mechanisches mit einem optischen System auf eindeutige und untrennbare Art und Weise zu verkoppeln, wenn auch nur für einen winzigen Zeitraum von Sekundenbruchteilen, der für praktische Zwecke aber ausreicht. Fachleute sprechen in diesem Fall von "starker Kopplung".
In ihrem Experiment verwenden die Physiker eine mechanische Brücke aus einer Siliziumverbindung, die mit einer Breite von etwa einem zwanzigstel Millimeter und einer Länge von knapp einem sechstel Millimeter gerade noch mit dem bloßen Auge sichtbar ist. Ein winziger, besonders guter Spiegel mit einem Durchmesser von 50 Mikrometern, der auf der Brücke befestigt ist, reflektiert Photonen, also Lichtteilchen, fast perfekt und kann so eine Kraft auf die mechanische Brücke ausüben.
"Diesen Strahlungsdruck haben wir bereits im Jahr 2006 verwendet, um erstmals das Prinzip der mechanischen Laserkühlung zu demonstrieren", sagt Aspelmeyer. Dabei ging es darum, das Prinzip der Laserkühlung, das man vorher nur auf einzelne Atome anwenden konnte, an einem größeren Objekt zu erproben. Nun aber wollten die Forscher darüber hinausgehen und eine "starke Kopplung" zwischen dem optischen und dem mechanischen System aufbauen.
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"Um diese zu erzeugen, greifen wir auf eine in der Quantenoptik übliche Methode zurück, den optischen Resonator", sagt Aspelmeyer. Dabei handelt es sich um einen luftleer gepumpten Hohlraum - in diesem Fall war er 2,5 Zentimeter lang - mit zwei parallelen Spiegeln an den Enden, in dem eine Laserlichtwelle hin- und herreflektiert und damit verstärkt wird. Einer der Spiegel ist der erwähnte Spiegel auf der Brücke, der andere ist ein wenig durchlässig für Licht, sodass einzelne Photonen durch ihn entkommen können. Mit einem ausreichend starken Laserstrahl gelang es den Forschern nun, das optische mit dem mechanischen System so eng zu verbinden, dass die starke Kopplung eindeutig nachweisbar war.
"Diese Situation ist analog zu den Pendeln zweier Standuhren, die entweder mit einem weichen Gummiband oder mit einer starken Feder miteinander verbunden werden", erklärt Markus Aspelmeyer. "Im ersten Fall schwingen die beiden Pendel unbeeinträchtigt voneinander, im zweiten Fall kommt es aufgrund der 'starken Kopplung' der beiden Systeme zu einem völlig neuen, charakteristischen Schwingungsmuster."
Die Kopplung von Quanten an mechanische Objekte ist für die Zukunft der Quanteninformatik sehr wichtig. Denn die Realisierung eines Quantencomputers steht und fällt damit, dass seine Informationen nach außen übertragen werden können. Man muss ihn deshalb irgendwie an andere Systeme ankoppeln. Der Ansatz der Innsbrucker Forscher könnte ein erster Schritt in diese Richtung sein. Man hofft, eine solche Schnittstelle irgendwann auf einen Chip integrieren zu können.
Dies liegt aber noch in weiter Ferne. "Unser nächstes Ziel ist es, die starke Kopplung mit der Kühlung der Mechanik zu verbinden.", sagt Simon Gröblacher, Erstautor des "Nature"-Artikels und Doktorand in Aspelmeyers Forscherteam. Dazu wollen die Forscher die Vorrichtung, die derzeit bei Zimmertemperatur funktioniert, auf sehr tiefe Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt von minus 273,15 Grad Celsius herunterkühlen und damit die Messergebnisse weiter verbessern. "Wir stehen mit diesem Experiment an der Schwelle dazu, im Labor zu überprüfen, wie weit die Gesetze der Quantenphysik auch in unserer Makrowelt Gültigkeit haben", so Gröblacher
Forschern ist es gelungen mit Licht Materie zu bewegen, was bis dato unvorstellbar schien.
ist es deshalb vorstellbar, dass das Licht, so wie Wir es "kennen", in Wahrheit gleich der Materie ist? Wir Uns nur nicht dessen bewusst sind?
Warum stellen Wir nicht einmal diese Welt komplett auf den Kopf? Mit dieser Vorgehensweise hab ich persönlich immer die erstaunlichsten Fortschritte erzielt. ;)
Vielleicht als Denkanstoss folgender Artikel`?
Quelle : WeltOnline
Österreichischen Forschern gelingt ein Durchbruch in der Quantenphysik. Erstmals konnten sie mechanische und optische Systeme verbinden. Das ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem Quantencomputer
Von Brigitte Röthlein
Das Gebiet der Physik, das sich mit den kleinsten Einheiten von Materie und Energie - den Quanten - beschäftigt, heißt traditionell "Quantenmechanik". Nun haben Markus Aspelmeyer und sein Team am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften diesem Namen eine ganz neue Bedeutung gegeben: Es ist ihnen zum ersten Mal gelungen, mithilfe von Quanten ein mechanisches Objekt zu bewegen. Sie berichteten darüber diese Woche in der neuesten Ausgabe von "Nature".
Bisher konnten Physiker noch immer nicht die Frage beantworten, ob die Gesetze der Quantenwelt auch für alltägliche, große Objekte gelten, die man mit dem bloßen Auge sehen kann. Die moderne Nano- und Mikrotechnologie lässt nun jedoch mögliche Experimente dazu näher rücken. Seit einigen Jahren wird weltweit intensiv an Quantenexperimenten mit mechanisch schwingenden Objekten geforscht. Solche sogenannten Oszillatoren können von einigen tausendstel Millimetern bis zu mehreren Zentimetern groß sein und wären damit die mit Abstand größten Objekte, an denen die Quantentheorie jemals getestet wurde. Man versucht, die Eigenschaften eines elementaren Quantensystems, beispielsweise eines einzelnen Elektrons, Atoms oder Lichtteilchens, auf das makroskopische mechanische Objekt zu übertragen. Eine unabdingbare Voraussetzung für die Nutzung eines Quantencomputers. Dort rechnet man mit einzelnen Quanten, aber um den Rechner mit den Ein- und Ausgabemedien oder mit konventionellen Computern zu verbinden, benötigt man irgendeine Art von "Quanten-Transducern", mit denen sich die Informationen verarbeiten und weiterleiten lassen.
Die IQOQI-Forscher haben es nun zum ersten Mal geschafft, ein mechanisches mit einem optischen System auf eindeutige und untrennbare Art und Weise zu verkoppeln, wenn auch nur für einen winzigen Zeitraum von Sekundenbruchteilen, der für praktische Zwecke aber ausreicht. Fachleute sprechen in diesem Fall von "starker Kopplung".
In ihrem Experiment verwenden die Physiker eine mechanische Brücke aus einer Siliziumverbindung, die mit einer Breite von etwa einem zwanzigstel Millimeter und einer Länge von knapp einem sechstel Millimeter gerade noch mit dem bloßen Auge sichtbar ist. Ein winziger, besonders guter Spiegel mit einem Durchmesser von 50 Mikrometern, der auf der Brücke befestigt ist, reflektiert Photonen, also Lichtteilchen, fast perfekt und kann so eine Kraft auf die mechanische Brücke ausüben.
"Diesen Strahlungsdruck haben wir bereits im Jahr 2006 verwendet, um erstmals das Prinzip der mechanischen Laserkühlung zu demonstrieren", sagt Aspelmeyer. Dabei ging es darum, das Prinzip der Laserkühlung, das man vorher nur auf einzelne Atome anwenden konnte, an einem größeren Objekt zu erproben. Nun aber wollten die Forscher darüber hinausgehen und eine "starke Kopplung" zwischen dem optischen und dem mechanischen System aufbauen.
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"Um diese zu erzeugen, greifen wir auf eine in der Quantenoptik übliche Methode zurück, den optischen Resonator", sagt Aspelmeyer. Dabei handelt es sich um einen luftleer gepumpten Hohlraum - in diesem Fall war er 2,5 Zentimeter lang - mit zwei parallelen Spiegeln an den Enden, in dem eine Laserlichtwelle hin- und herreflektiert und damit verstärkt wird. Einer der Spiegel ist der erwähnte Spiegel auf der Brücke, der andere ist ein wenig durchlässig für Licht, sodass einzelne Photonen durch ihn entkommen können. Mit einem ausreichend starken Laserstrahl gelang es den Forschern nun, das optische mit dem mechanischen System so eng zu verbinden, dass die starke Kopplung eindeutig nachweisbar war.
"Diese Situation ist analog zu den Pendeln zweier Standuhren, die entweder mit einem weichen Gummiband oder mit einer starken Feder miteinander verbunden werden", erklärt Markus Aspelmeyer. "Im ersten Fall schwingen die beiden Pendel unbeeinträchtigt voneinander, im zweiten Fall kommt es aufgrund der 'starken Kopplung' der beiden Systeme zu einem völlig neuen, charakteristischen Schwingungsmuster."
Die Kopplung von Quanten an mechanische Objekte ist für die Zukunft der Quanteninformatik sehr wichtig. Denn die Realisierung eines Quantencomputers steht und fällt damit, dass seine Informationen nach außen übertragen werden können. Man muss ihn deshalb irgendwie an andere Systeme ankoppeln. Der Ansatz der Innsbrucker Forscher könnte ein erster Schritt in diese Richtung sein. Man hofft, eine solche Schnittstelle irgendwann auf einen Chip integrieren zu können.
Dies liegt aber noch in weiter Ferne. "Unser nächstes Ziel ist es, die starke Kopplung mit der Kühlung der Mechanik zu verbinden.", sagt Simon Gröblacher, Erstautor des "Nature"-Artikels und Doktorand in Aspelmeyers Forscherteam. Dazu wollen die Forscher die Vorrichtung, die derzeit bei Zimmertemperatur funktioniert, auf sehr tiefe Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt von minus 273,15 Grad Celsius herunterkühlen und damit die Messergebnisse weiter verbessern. "Wir stehen mit diesem Experiment an der Schwelle dazu, im Labor zu überprüfen, wie weit die Gesetze der Quantenphysik auch in unserer Makrowelt Gültigkeit haben", so Gröblacher
