Wärme als Zeuge: Neue Methode vereinfacht den Nachweis von Quanteneigenschaften

Eine neuartige Methode vereinfacht den Nachweis von Quanteneigenschaften, indem sie Wärme als Zeugen verwendet und so die Notwendigkeit direkter Messungen eliminiert. Der Ansatz wurde von Wissenschaftlern der Technischen Universität Dänemark und der Jagiellonen-Universität in Polen entwickelt und verbindet die Thermodynamik mit der Quanteninformationstheorie, wobei er sich von Maxwells Dämon inspirieren lässt. Die in Physical Review Letters veröffentlichte Studie beschreibt, wie Quantensysteme ihre Eigenschaften durch den Wärmeaustausch mit ihrer Umgebung offenbaren. Traditionelle Methoden lassen den Quantenzustand zusammenbrechen und führen zu Rauschen. Dieser neue Ansatz misst eine thermische Ancilla oder ein Wärmebad, das als Umgebung fungiert. Die Kohärenz beeinflusst den Energietransfer und ermöglicht so einen indirekten Nachweis. Ein Quantenspeicher wirkt als Katalysator und bildet Quantenverbindungen, die es der Wärme ermöglichen, auf einzigartige Weise zu fließen, abhängig von Quanteneigenschaften wie Verschränkung. Die Forscher demonstrierten den Ansatz mit Verschränkungsnachweis und Kohärenzzertifizierung und hoben die Implementierung in experimentellen Aufbauten wie der Kernspinresonanz (NMR) und der Cavity-QED mit supraleitenden Qubits hervor. Auch andere Plattformen, wie z. B. Einzel-Elektronen-Bauelemente und gefangene Ionen, könnten die Ergebnisse verifizieren. Diese Forschung eröffnet Wege zur Untersuchung von Quanteneigenschaften und könnte eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung praktischer Quantenanwendungen spielen.