Der Nobelpreisträger Frank Wilczek sprach von einem „sehr beeindruckenden Experiment“: Chinesische Wissenschaftler der University of Science and Technology of China (USTC) haben jüngst zum ersten Mal den fraktionalen anomalen Hall-Zustand von Photonen nachgewiesen.

Ein chinesisches Forscherteam habe mit einem unabhängig entwickelten Quantenexperimentalsystem zum ersten Mal den fraktionalen anomalen Hall-Zustand von Photonen nachgewiesen, teilte die University of Science and Technology of China (USTC) am Montag mit.

Bislang wurde der fraktionierte anomale Hall-Zustand, ein bizarres Quantenphänomen, hauptsächlich bei Elektronen beobachtet. Das USTC-Forschungsteam verwendet jedoch Photonen, um es zu simulieren.

Auf diese Weise wird erwartet, dass dieser Durchbruch in der Quantensimulationstechnologie die Forschung in der Quantenphysik und im Quantencomputing vorantreiben werde, erklärte Pan Jianwei, ein renommierter chinesischer Quantenphysiker und Akademiemitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, auf einer Pressekonferenz.

Das Team des USTC unter der Leitung von Pan und Lu Chaoyang hat unabhängig voneinander eine neue Art von supraleitendem Qubit, Plasmonium, entwickelt und benannt. Mit diesem bahnbrechenden Erfolg wurden gleich zwei entscheidende Herausforderungen bei der Verwirklichung des fraktionierten anomalen Hall-Effekts mit Photonen erfolgreich bewältigt und neue Möglichkeiten für die experimentelle Beobachtung und Manipulation von Quanten geschaffen.

Der synthetische, kontrollierbare und leistungsfähigere Ansatz der Quantensimulation, der sich von den Beschränkungen natürlicher Systeme befreit, könne dafür genutzt werden, um weitere Geheimnisse von Quantenzuständen zu erforschen und die Realisierung einer fehlertoleranten universellen Quantenberechnung zu erkunden, so Pan. Diese Art von Technologie wird als Quantensimulation bezeichnet und ist ein wichtiger Bestandteil der zweiten Quantenrevolution. Es wird erwartet, dass sie in naher Zukunft angewandt wird, um Quantensysteme zu simulieren, die für klassische Computer eine rechnerische Herausforderung darstellen, und so letztendlich die Überlegenheit der Quanteninformatik zu erreichen.

Dieser neue Fortschritt werde voraussichtlich einen bedeutenden Einfluss auf die zukünftige Entwicklung der Quantentechnologie haben, betonte Chang Jin, Vizepräsident des CAS.

„Dies ist eine bemerkenswerte Leistung, sowohl in wissenschaftlicher als auch in technischer Hinsicht, und das Erreichen eines solchen Ziels ist seit vielen Jahren einer der heiligen Grale der Quantensimulation in vielen Labors weltweit“, sagte Peter Zoller, Träger des Wolf-Preises für Physik und ebenfalls Professor an der Universität Innsbruck.

Auch Frank Wilczek, Nobelpreisträger für Physik, lobte die Studie als „eine sehr vielversprechende Idee“ und „ein sehr beeindruckendes Experiment“, das „einen bemerkenswerten Schritt“ in der Quanteninformationsverarbeitung darstelle.

Die Studie wurde am Freitag in der Zeitschrift „Science“ veröffentlicht.