Der Quantensprung kündigt sich an

Der Theorie zufolge sollte es unter diesen Bedingungen einen Hinweis geben, bevor ein Quantensprung in den dunklen Zustand stattfindet. Noch bevor der Übergang in den dunklen Zustand vollständig vollzogen ist, sollte es keine Klicks mehr durch weitere Sprünge zwischen dem Grundzustand und dem hellen Zustand geben. Tatsächlich gelang es den Forschern, diese schon kurz vor dem Sprung fehlenden Klicks nachzuweisen, das Experiment abzubrechen und den gesamten Zustand des Systems zu messen.

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Dabei zeigte sich nach knapp 7 Millionen beobachteten Quantensprüngen, dass die Übergänge von einem Zustand in den anderen keineswegs plötzlich stattfinden, sondern in einem kontinuierlichen Prozess. Dabei konnte auch eine zweite Frage geklärt werden. Es war bislang zumindest im Experiment nicht geklärt, auf welchem Weg entlang der Bloch-Kugel ein Quantensystem von einem 0-Zustand in den 1-Zustand wechselt. Jetzt ist klar: Es ist der direkte Weg, wie ihn die Quantentrajektorientheorie vorhersagte, und nicht etwa ein rein zufälliger Weg.

Die Technik ist noch nicht gut genug für Quantencomputer

Diese Tatsache ermöglichte auch weitere Experimente. Sobald der Anfang des Quantensprungs festgestellt wurde, konnte der dunkle Zustand durch Ausschalten der Mikrowellen eingefroren und das Zurückspringen verhindert werden. Außerdem konnte der Quantensprung durch passende Mikrowellenimpulse wieder rückgängig gemacht werden, sobald das Ausbleiben der Klicks festgestellt wurde, zumindest in etwa 83 Prozent der Fälle.

Den Forschern zufolge liefert das Experiment damit die experimentelle Grundlage für das rechtzeitige Aufspüren und Korrigieren von Fehlern in Quantencomputern. Dabei würden sich die Qubits, mit denen Rechnungen durchgeführt werden, in den geschützten dunklen Zuständen befinden. Gleichzeitig könnten sie aber durch Beobachtung der hellen Zustände überwacht werden.

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In Quantencomputern könnten damit ungeplante Quantensprünge, die durch Störungen von außen ausgelöst werden, festgestellt und korrigiert werden. Bis dahin muss die Korrektur aber noch verbessert werden und es müssen Qubits entwickelt werden, die zuverlässig in ausreichender Anzahl und Qualität hergestellt und für Rechnungen genauso zuverlässig und gezielt beeinflusst werden können.

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 Physik: Den Quanten beim Sprung zusehen
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