Forscher haben eine bahnbrechende Entdeckung gemacht, indem sie den engen Zusammenhang zwischen Quantenverschränkung und Topologie aufzeigen. In einer von Professor Andrew Forbes von der University of the Witwatersrand geleiteten Studie gelang es dem Team, Paare von quantenverschränkten Teilchen erfolgreich zu stören, ohne ihre gemeinsamen Eigenschaften zu verändern. Dieser Erfolg wurde durch die Verschränkung von zwei identischen Photonen und die Anpassung ihrer gemeinsamen Wellenfunktion ermöglicht, um ihre vereinheitlichte Topologie als gemeinsame Einheit sichtbar zu machen.
Die Forscher stellten eine Verbindung zwischen den Photonen durch Quantenverschränkung her, die es den Teilchen ermöglicht, sich gegenseitig zu beeinflussen, auch wenn sie durch erhebliche Entfernungen getrennt sind. Diese Studie, veröffentlicht in Nature Photonics, bietet eine neue Perspektive auf verschränkte Zustände, indem sie Topologie als Rahmen für die Klassifizierung nutzt. Ähnlich wie Objekte anhand ihrer Anzahl von Löchern unterschieden werden können, identifizierte das Team unterschiedliche topologische Aspekte von Quantenskyrmionen und eröffnete damit neue Möglichkeiten für Quantenkommunikationsprotokolle, die Topologie als Alphabet für die Informationsverarbeitung nutzen.
Traditionell wurden Skyrmionen als in einzelnen und lokalen Konfigurationen existierend angesehen. Diese Forschung führt jedoch das Konzept einer nicht-lokalen oder geteilten Topologie zwischen räumlich getrennten Entitäten ein. Die Stabilität und Geräuschresistenz von Skyrmionen in der kondensierten Materiephysik haben bereits zu Fortschritten bei Hochdichtespeichergeräten geführt. Die Forscher hoffen, mit ihren quantenverschränkten Skyrmionen einen ähnlich bahnbrechenden Einfluss zu erzielen.
Die Erhaltung verschränkter Zustände war eine Herausforderung für Forscher, aber die Entdeckung, dass die Topologie intakt bleibt, auch wenn die Verschränkung abnimmt, deutet auf einen möglichen neuen Kodierungsmechanismus hin. Dies könnte herkömmliche Kodierungsprotokolle revolutionieren und den Bereich topologischer nicht-lokaler Quantenzustände erweitern. Professor Forbes und sein Team setzen sich dafür ein, diese neuen Protokolle zu definieren und die Grenzen der quantenbasierten Informationsverarbeitung auszuloten.
Diese bahnbrechende Forschung hebt die komplexe Verbindung zwischen Quantenverschränkung und Topologie hervor. Durch die Erforschung dieses Zusammenhangs machen Wissenschaftler große Fortschritte bei der Nutzung der Kraft der Verschränkung für zukünftige technologische Entwicklungen.
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