Das dressierte Atom

Einzelne Atome kann unsere Alltagserfahrung nicht erfassen: Selbst ein Tropfen Wasser oder ein Mikroorganismus bestehen aus unzähligen davon. Doch Gerhard Rempe, Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching, untersucht an einzelnen Atomen die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie auf elementarstem Niveau. Mit seinem Team schafft er so auch die Grundlagen eines künftigen Quanteninternets.

Text: Roland Wengenmayr

Spiegelkabinett für einzelne Atome: Der Blick in die Vakuumkammer zeigt etwa fünffach vergrößert zwei Spiegel, die hier mit einem roten Laser durchleuchtet werden. Im nur einen Viertel Millimeter breiten Spalt dazwischen hält Laserlicht einzelne Atome in der Schwebe.

Die Sonne lockt uns an diesem Mittag nach draußen. Wir sitzen vor der Cafeteria am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching bei München. Gerhard Rempe genießt sichtlich die Campusatmosphäre. Vor allem das warme Sonnenlicht tut gut, und da sind wir schon mitten im Forschungsgebiet des Physikers. Damit wir die Szenerie um uns herum sehen können, müssen unsere Augen Licht empfangen. Unzählige Atome werden von den Sonnenstrahlen zum Aussenden von Licht angeregt, und einen Teil davon fangen Atome in den Netzhäuten unserer Augen ein.

„Die Wechselwirkung von Licht mit Materie ist für unsere Forschung ganz essenziell“, eröffnet Gerhard Rempe das intellektuelle Spiel, das uns Zug um Zug an die Grenzen der heutigen physikalischen Erkenntnis führen wird. Es wird um die Quantenwelt und ihre scheinbaren Verrücktheiten gehen. Wir werden über Schrödingers Katze diskutieren, über verschränkte Quantenzustände und die Frage, wie groß solche Quantenobjekte werden können. Uns wird auch beschäftigen, wie sich daraus zukünftige Quantennetzwerke und Quantencomputer konstruieren lassen.

In Rempes Abteilung machen junge Physiker unterschiedliche Versuche. Ein extremes Experiment zieht sich jedoch wie ein roter – besser gesagt – leuchtender Faden durch Rempes Forschung. Es besteht aus zwei nahezu perfekten Spiegeln, zwischen denen ein einziges Atom schwebt. „Das sind die besten Spiegel der Welt“, bemerkt der Max-Planck-Direktor. Die Garchinger Wissenschaftler animieren das Atom in seinem Spiegelkabinett dazu, ein einziges Lichtquant (Photon) entweder auszusenden oder aufzunehmen. Sie reduzieren also den Prozess, der in der mittäglichen Lichtflut milliardenfach abläuft, auf seinen elementaren Grundbaustein. Radikale Reduktion ist in der Experimentalphysik ein Schlüssel zu neuen Entdeckungen. Doch warum gerade ein Atom und ein Photon?

An dieser scheinbar einfachen Anordnung könne man „sehr, sehr“ faszinierende Eigenschaften von Quantensystemen in Reinform erforschen, betont Gerhard Rempe: „Mit solchen kleinen Systemen kann man in Bereiche der Quantenphysik vordringen, die großen Systemen verschlossen sind.“ Experimente mit vielen Atomen geben immer nur Durchschnittseigenschaften großer Ensembles preis – so wie man eine einzelne Geige in einem Orchesternicht hören kann.

Einen solchen reinen „Klang“ wollen Physiker heute aber im übertragenen Sinn erkunden, wenn sie elementare Quantensysteme mit einem einzigen Atom erforschen. Auf diese Weise lernen sie, wie die Quantenbausteine der Natur funktionieren. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse bahnen auch den Weg zu einer zukünftigen Quanteninformationstechnologie.

Ein Kabinett mit zwei Superspiegeln

Mit ausgefeilten Experimenten können sie zudem das Spiel zwischen einzelnen Atomen und Photonen auf die Spitze treiben. „Und spielen wollen wir“, sagt Rempe, „nur so funktioniert Grundlagenforschung.“ Tatsächlich gelangenden Garchingern aufregende Beobachtungen auf dem fundamentalen Gebiet, das Max Planck und Albert Einstein vor mehr als hundert Jahren zu Entdeckern der Quantenwelt machte.

Wie aber lässt man ein einziges Atom zwischen zwei Spiegeln schweben? Christian Nölleke, der als Doktorand in Rempes Abteilung arbeitet, erklärt das im Labor: „Erst erzeugen wir eine Wolke von bis zu einer Million Rubidiumatomen.“ Diese Atome fangen die Physiker mit einer magnetooptischen Falle – also mit Laserlicht und Magnetfeldern – und frieren ihre Bewegung weitgehend ein. Da Bewegung gleichbedeutend mit Temperatur ist, kühlt das die Wolke bis knapp über den absoluten Nullpunkt von minus 273,15 Grad Celsius ab. Aus dieser ultrakalten Wolke kicken die Physiker dann mit einer Lichtpinzette Atome zwischen die Spiegel. Sobald eines im Resonatorzentrum angelangt ist, fängt die Elektronik es mit Licht ein. „Das dauert nur wenige Sekunden“, erklärt Nölleke.

Und warum sind die Spiegel so wichtig? Diese Frage ist für Gerhard Rempe wesentlich. „So ein Atom ist ja ganz klein“, erläutert er, „und wenn ich von irgendwoher draufleuchte, dann treffe ich es gar nicht mit meinen Photonen.“ Erst durch den Trick mit demKabinett aus zwei Superspiegeln lässt sich dieses Problem knacken. „Morgens im Bad sind wir ja schon einmal zu zweit mit unserem Spiegelbild“, sagt Rempe, „und wenn wir nun einen zweiten Spiegel hinter uns halten, werden daraus viele Spiegelbilder.“ Die perfekten Garchinger Spiegel könnten unglaubliche hunderttausend Spiegelbilder erzeugen, allerdings würde kein Kopf zwischen sie passen. Sie haben ungefähr hundert Mikrometer (millionstel Meter) Abstand.

Ein Photon wird nun zwischen diesen Spiegeln wie ein entfesselter Pingpongball hunderttausendmal hin- und hergeworfen. Dabei trifft es das Atom unweigerlich irgendwann. Auch wenn das Atom umgekehrt ein Photon abstrahlt, sorgt der Resonator für ein willkommenes Verhalten. „Für das leuchtende Atom sieht es ja wegen seiner Spiegelbilder so aus, als wären hunderttausend andere leuchtende Atome da, die alle genau im selben Takt Lichtwellen abstrahlen“, sagt Rempe. Diese Kette aus virtuellen Quantenblinklichtern animiert das Atom dazu, sein Photon präzise entlang dieser Kette auszusenden. So können die Garchinger Physiker das extrem schwache Leuchten des Atoms gezielt auffinden und damit arbeiten.

Gerhard Rempe veranschaulicht das Prinzip des optischen Resonators: Zwischen zwei Spiegeln wird Licht immer wieder hin und her geworfen, sodass die Wechselwirkung eines Photons mit einem einzelnen Atom erhöht wird.
„Dieses Licht ist ideal, denn es besteht immer aus einem einzigen Photon“, schwärmt Rempe, „es sind nie null oder zwei Photonen.“ An solchen Einzelphotonenquellen bissen sich viele Experimentatoren über Jahre die Zähne aus. Denn auch extrem schwache, gepulste Laser senden normalerweise pro Lichtpuls eine zufällig schwankende Anzahl von Lichtquanten aus. Nur ein Atom zwischen den Spiegeln kann derzeit sozusagen auf Knopfdruckexakt ein Photon abfeuern. Und nur diese Lichtquellen erlauben fundamentale Quantenoperationen, wie sie eine zukünftige Quanteninformationstechnologie braucht.

„Wir heißen hier Cavies“, stellt sich Christian Sames vor, als wir im Labor vor einem solchen Resonatorexperiment stehen. Der Spitzname spielt auf das englische Wort cavity für „Hohlraum“ an. Der Doktorand erklärt, dass das Atom mit den hochgezüchteten Spiegeln eine Art Molekül formt. Was dann passiert, lässt sich verstehen, wenn man sich daran erinnert, dass Elektronen in den Atomen Licht nur in Quantensprüngen aufnehmen oderabgeben können.

Wie die Saiten eines Musikinstruments

Diese winzigen Quantensprünge finden zwischen den Stufen einer Energieleiter statt. Die Leiter entsteht, weil Quantenteilchen wie Elektronen auch Welleneigenschaften aufweisen. Und die Wellenzüge der Elektronen müssen exaktum das Atom herum passen: Ein Wellenberg muss beim Schließen dieser Schleife ohne Sprung wieder in ein Wellental übergehen.

Die Quantenzustände verhalten sich also wie die eingespannten Saiten eines Musikinstruments. In einem Molekül kommen dem Atom nun andere Atome ganz nahe, die diese Saiten verstimmen. In Garching sorgen dafür stattdessen die Spiegel, die wie der Resonanzkörper eines Instruments wirken. Sie simulieren damit eine Art Molekül, das zum Teil aus dem Atom und zum Teil aus dem Lichtfeld zwischen den Spiegeln besteht.

Mit ihren einzelnen Atomen im Resonator können die Forscher die Eigenschaften ihres neuartigen Moleküls – halb Atom, halb Licht – nun für neuartige Anwendungen erschließen. Sie können es etwa mit einem Laserstrahl gezielt in den zweiten Quantenzustand anregen, der dann exakt zwei Photonen aussendet. Im Prinzip funktioniert das auch mit drei und mehr Photonen. „Damit haben wir erstmals die Möglichkeit, mit einem Atom zwei Photonen zu emittieren, was normalerweise in der Natur nicht vor kommt“, sagt Rempe.

Solche raffinierten Möglichkeiten könnten völlig neue Bauelemente einer zukünftigen Quanteninformationstechnologie hervorbringen – welche, wissen derzeit aber nicht einmal Quantenphysiker. Auch wenn es um Quantenkommunikation geht, spielt Gerhard Rempes Team international ganz vorn mit. „Unser Ziel ist es, eines Tages ein Quanteninternet zu bauen, das zum Beispiel Quantenzustände verschickt“, verrät der Wissenschaftler, „oder eine Quantenverbindung zwischen zwei Quantencomputern ermöglicht, wenn es diese mal gibt.“

„Besonders stolz sind wir darauf, dass wir in dem engen Resonator eine sehr effektive Pinzette aus Laserlicht untergebracht haben“, sagt Sames. Schließlich bewegt sich auch ein gut vorgekühltes Atom immer noch ein bisschen und droht aus dem Resonatorzentrum zu verschwinden. Eine superschnelle Regelelektronik erkennt das am schwächer werdenden Strom einzelner Photonen, den das Atom aussendet. Dann schaltet sich die Lichtpinzette kurz an und schiebt das abdriftende Atom wieder zurück. Mit dieser Technik können die Max-Planck-Physiker das Atom mittlerweile einige Minuten im Resonator gefangen halten. „Unser Rekord liegt bei acht Minuten, das ist für unser Gebiet eine kleine Ewigkeit“, schwärmt Gerhard Rempe. „Diese Zeit braucht das Licht von der Sonne bis zur Erde.“

Die Forscher erzielten gerade einen weiteren Erfolg, der zudem demonstriert, wie sehr das Gebiet noch am Anfang steht. Eine Quanteninformation auf Photonen als fliegende Quantenbits zu übertragen ist heute schon fast Routine. Ungelöst war aber bisher das Problem, die hochempfindliche Quanteninformation unbeschädigt wieder in einem ruhenden Quantenbit abzuspeichern – und diese danach erneut auszulesen, so wie es auch auf dem Speicherchip eines klassischen Computers geschieht.

Rempes Team hat nun erstmals ein solches Speicherelement gebaut. Aber warum ist das so schwierig? Die Herausforderung liegt darin, dass man die extrem empfindliche Quanteninformation garantiert ungelesen bis zum Empfänger durchreichen muss. Man kann sich das ein bisschen wie einen geschlossenen Brief vorstellen, den man nicht einmal gegen das Licht halten darf, um durch den Umschlag durchschimmernde Worte zu entziffern. In der Quantenwelt würde schon das sofort die komplette Botschaft zerstören, nur die erhaschten Wortfetzen blieben erhalten.

Das unterscheidet Quantenbits – kurz Qubits – von klassischen Bits: Letztere lassen sich ohne Verlust lesen und umkopieren. Deshalb kann man klassische Bits zum Beispiel problemlos von Festplatten auf Lichtpulse übertragen, die durch Glasfasernetze jagen. Das Lesen oder Schreiben ist in der Quantenphysik aber zumeist ein Messprozess, der das informationstragende System verändert. Das liegt daran, dass ein Quantensystem immer mehrere Möglichkeiten zugleich in sich birgt, eine bestimmte physikalische Größe zu realisieren. Eine Messung verwirklicht eine dieser Möglichkeiten, zerstört dabei aber alle anderen Varianten. Genau das passiert bei einem klassischen Kopiervorgang.

Das Geld in den Banken besteht aus Bits

Die Quanteninformation muss deshalb völlig geschützt vor neugierigen Beobachtern übertragen werden. Als Beobachter im Sinne der Quantenmechanik zählen grundsätzlich alle Einflüsse, die auf das Quantensystem einwirken. Vielfältige Störungen aus der Umwelt sind auch der Grund, weshalb es die verrückten Quanteneffekte normalerweise nicht bis in die makroskopische Skala unserer Alltagswelt schaffen – die Welt der großen Dinge.

Christian Nölleke justiert das Lasersystem. Im Vordergrund sieht man den optischen Aufbau, in dem die Forscher verschiedene Laserstrahlen mit genau definierten Eigenschaften erzeugen. Mit dem Licht kontrollieren sie die Bewegung und den Quantenzustand der Atome.

Diese Empfindlichkeit von Quanteninformation brachte Physiker auf die Idee, dass sie sich als Schlüssel zu einer absolut abhörsicheren Kommunikation nutzen lässt. Jeder Spionageversuch würde sich nämlich unweigerlich im Kollaps der Information verraten. In dieser Quantenkommunikation sieht Gerhard Rempe denn auch ein interessantes Anwendungsgebiet seiner Forschung: „Das Geld in den Banken etwa besteht ja ausnahmslos nur aus Bits, und die müssen geschützt werden.“ Tatsächlich wurden Banküberweisungen bereits quantenkryptografisch verschlüsselt. Man kann sogar schon kommerzielle Systeme kaufen. Alle haben bisher jedoch das Problem, dass sie die Quanteninformation einmal in Photonen als fliegende Qubits hineinschreiben können – und am Ende einmal auslesen. Dann ist die Information zerstört. Photonen kommen aber in Glasfasernetzen höchstens hundert Kilometer weit. Spätestens danach müssen Zwischenverstärker die zu schwach gewordenen Lichtpulse wieder auffrischen. So geschieht es in den weltumspannenden Glasfasernetzen. Doch da eine solche Verstärkung auch eine Messung ist, zerstört sie die Quanteninformation.

Der Schlüssel liegt in der Möglichkeit, die Quanteninformation aus einem fliegenden Qubit wieder in einem ruhenden Qubit abzuspeichern. So ein Speicher ließe sich dann zu einem Quantenzwischenverstärker, einem „Quanten-Repeater“, weiterentwickeln. Der Bau eines echten Zwischenspeichers gelang Rempes Team nun weltweit zum ersten Mal. Dazu verband es ein einzelnes Rubidiumatom in einem Resonator über ein 30 Meter langes Glasfaserkabel mit einer ultrakalten Wolke aus Rubidiumatomen. Diese etwa eine Million schwebenden Atome bilden ein gemeinsames großes Quantenobjekt, ein sogenanntes Bose-Einstein-Kondensat. Den Garchingern diente es als Zwischenspeicher. Als Quanteninformation nahmen sie eine Quanteneigenschaft des Elektrons im Einzelatom, nämlich dessen Eigendrehimpuls. Diesen Spin kann man sich wie einen kleinen Zeiger vorstellen. Mit einem Laserpuls brachten die Garchinger das Atom dazu, ein Photon mit dieser Spininformation durch die Glasfaser bis zum Bose-Einstein-Kondensat zu schicken.

Dort speicherte ein synchronisierter Laserpuls diese Information in die kalte Atomwolke hinein und verteilte sie damit über viele Atome. Mit einem weiteren Laserpuls ließen die Physiker das abgespeicherte Photon aus der Atomwolke wieder perfekt aus. „Das Photon flog wunderschön in derselben Rich- tung weiter wie vor dem Speichern“, sagt Rempe sichtlich erfreut. „Wie gut das geht, hat uns doch überrascht.“

Bei der Übertragung der sensiblen Quanteninformation zwischen dem Einzelatom im Resonator und dem Bose-Einstein-Kondensat spielte auch ein Quanteneffekt eine Rolle, der zum Symbol für die scheinbare Verrücktheit der Quantenwelt schlechthin geworden ist: Diese Verschränkung formte entlang der Übertragungskette aus dem Einzelatom, dem Photon und schließlich der ultrakalten Atomwolke ein gemeinsames, ausgedehntes Quantenobjekt.

Ein verschränktes Quantenobjekt hat merkwürdige Eigenschaften. Seine Bestandteile – etwa Atome und Photonen – können sehr weit voneinander entfernt sein. Und trotzdem spüren es alle Partner ohne jegliche Zeitverzögerung, sobald gewisse Quanteneigenschaften auch nur eines von ihnen manipuliert werden. Das widerspricht scheinbar der Relativitätstheorie, die der Ausbreitung physikalischer Wechselwirkungen die Lichtgeschwindigkeit als striktes Tempolimit vorschreibt.

Die Katze in der Kiste lebt oder ist tot - oder beides

Die Quantenphysik rettet diese Situation, denn sie betrachtet immer alle Bestandteile des Systems zusammen und nie getrennt voneinander. Daher gibt es grundsätzlich kein überlichtschnelles Versenden von Information per Verschränkungsfunk. Trotzdem läuft all dies unserer Alltagsvorstellung einer lokalen physikalischen Realität so zuwider, dass Albert Einstein die Verschränkung als Beweis für die Unvollständigkeit der Quantenmechanik nahm.

Inzwischen ist klar: Die Quantenmechanik beschreibt die Natur hier richtig und vollständig. Verschränkte Quantenobjekte lassen sich herstellen und technisch nutzen. Die Quantenmechanik setzt zudem der Ausdehnung verschränkter Objekte keinerlei theoretische Grenze, sofern diese nur gut genug von den Störungen der Umwelt geschützt sind. Natürlich wollen Grundlagenforscher wie Gerhard Rempe austesten, ob sich tatsächlich beliebig große Quantenobjekte herstellen lassen.

Die quantenhafte Verbindung zwischen dem einzelnen Atom am einen Ende der Glasfaser und der kalten Atomwolke am anderen Ende ist im Prinzip auch etwas, das in der Physik Schrödingers Katze heißt. Der österreichische Physiker Erwin Schrödinger ersann bereits 1935 das Gedankenexperiment, in dem ein instabiles Atom bei seinem radioaktiven Zerfall einen Mechanismus auslöst, der eine Katze vergiftet. Das alles steckt in einem Kasten. Solange dieser verschlossen bleibt, weiß niemand, ob die Katze noch lebt oder schon tot ist. Wann das Atom zerfällt, lässt sich nicht vorhersagen, denn in der Quantenwelt regiert der absolute Zufall. Also kann man im Jargon der Quantenphysik nur festhalten: Solange die Kiste zu ist, sind die beiden Zustände „Katze lebt“ und „Katze ist tot“ überlagert. Erwin Schrödinger wollte damit zeigen, welche Konsequenzen eine direkte Verbindung zwischen der Mikrowelt der Quanten und unserer Makrowelt hätte. Was damals ein intellektuelles Spiel war, lässt sich heute zunehmend technisch realisieren. „Immerhin hat unser Bose-Einstein-Kondensat schon eine Million Atome“, betont Rempe. Auch wenn eine Katze aus noch wesentlich mehr Atomen besteht, ist das vielleicht nur ein gradueller Unterschied.

Allerdings gibt der Physiker zu bedenken: „Die Katze hat ja ein Bewusstsein und sollte somit wissen, ob sie noch lebt.“ Diese Selbstbeobachtung wäre ein Messprozess, der nach den Gesetzen der Quantentheorie das Experiment eigentlich stören müsste. Was tatsächlich geschehen würde, ist offen.

Das Nachdenken über etwaige Grenzen der Quantenphysik macht Gerhard Rempe sichtlich Spaß. Nun steuert er aber wieder zur Technik hin. Heute haben die Garchinger Forscher das Bose-Einstein-Kondensat erfolgreich durch einen zweiten Resonator mit Einzelatom ersetzt. Auch hier funktioniert das Zwischenspeichern des per Photon übertragenen Quantenzustands. Damit hat das weltweit einzigartige Mini-Quantennetzwerk in Garching schon mal zwei gleichartige Speicherknoten.

Skizzen zweier Quanten-Kunststücke: Das Atom im Resonator wird zu einem Transistor (oben). Der Testlaser kann den Resonator mit dem eingeschlossenen Atom erst passieren, sobald der Kontrolllaser, der die sogenannte elektromagnetisch induzierte Transparenz (EIT) bewirkt, angeschaltet wird. Ein Atom im Resonator verschränken die Forscher mit einem Bose-Einstein-Kondensat (BEK), indem sie Quanteninformation in Form einzelner Photonen von dem Atom auf das BEK übertragen (unten). Die Photonen schicken sie durch ein 30 Meter langes Glasfaserkabel, speichern die Quanteninformation mit einem Kontrolllaser im BEK und können sie dort auch wieder abrufen.

Das ist ein entscheidender Schritt zur Verwirklichung von Rempes Traum, einst ein Quanteninternet zu bauen. Was man damit alles außer der abhörsicheren Übermittlung von Botschaften und dem Verbinden von Quantencomputern machen könnte, ist noch offen. Aber die Erfinder des Lasers mussten anfangs auch Spott ertragen – und stießen doch eine technische Revolution an.

Als wir aus dem Labor wieder ins Tageslicht treten, sind die Stunden wie im Flug vergangen. Gerhard Rempe hat einen Einblick in die Denkwelt von Physikern gewährt, die tagtäglich mit Quantensystemen umgehen. Die Folge ist ein Perspektivenwechsel. „Wir spielen so viel mit Quantenphysik herum und haben die gut verstanden“, sagt Rempe schmunzelnd, „dass wir eigentlich an der klassischen Physik zweifeln.“ Bevor aber die Gewissheit über unsere Alltagswelt endgültig ins Wanken gerät, holt uns ein laut zwitschernder Vogel in die Realität zurück.

GLOSSAR

Bose-Einstein-Kondensat
Ultrakaltes gasförmiges Quantenobjekt aus Tausenden oder Millionen geeigneten Atomen (Bosonen), in das diese beim Abkühlen auf wenige millionstel Grad über dem absoluten Temperaturnullpunkt kondensieren.

Quantenbit
Die kleinste Einheit der Quanteninformation, kurz Qubit. Klassische Bits kodieren zwei Zustände: 0 oder 1. Auch Qubits haben zwei solche Quanten zustände. Bei einer geeigneten Messung springen sie auf „0“ oder „1“. Vor der Messung jedoch enthalten sie als Plus auch die quantenmechanische Überlagerung der beiden Zustände. Diese zusätzliche Quanteninformation fehlt klassischen Bits. Bei Photonen ist ein Qubit zum Beispiel eine Überlagerung zweier Schwingungszustände.

Quanteninformation/Quantenkommunikation
Nutzt die Eigenschaften von Quantenbits, insbesondere verschränkter Qubits.

Resonator
In der Optik ein „Resonanzraum“ aus zwei nahezu perfekten Spiegeln, zwischen denen Lichtquanten (Photonen) hin- und herreflektiert werden.

Verschränkung
Miteinander verschränkte Quantensysteme formen gemeinsam ein Quantenobjekt. Jede Messung an einem dieser Partner legt die gemessene Eigenschaft, bei Photonen beispielsweise den Schwingungszustand, auch beim anderen Partner ohne Zeitverzögerung fest. Die Photonen können dabei theoretisch Millionen Kilometer voneinander entfernt sein.

AUF DEN PUNKT GEBRACHT

Einzelne Atome in einem Resonator ermöglichen Einsichten in das Verhalten einzelner Quantenteilchen, während die sonst üblichen Experimente mit vielen Atomen nur Aussagen über Durchschnittseigenschaften erlauben.

In einem Atom zwischen zwei Spiegeln lässt sich Information speichern und auch gezielt wieder auslesen; zudem lässt sich die Information von einem Atom auf ein Bose-Einstein-Kondensat übertragen und dort zwischenspeichern.

Die Experimente schaffen die Voraussetzung, einzelne Atome in Resonatoren für die Quanteninformationstechnologie – etwa in einem Quanteninternet – einzusetzen.

Wie groß Objekte höchstens sein können, damit sie sich wie Quantenobjekte ver halten und beispielsweise verschränken lassen, ist noch unklar. Ein Bose-Einstein-Kondensat aus einer Million Atomen lässt sich jedenfalls bereits mit einem Atom verschränken.

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