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Keine Quantentheorie ohne imaginäre Zahlen

Ein internationales Konsortium von Wissenschaftler/innen unter Beteiligung des IQOQI-Wien bewies mit einem Gedankenexperiment, dass die reellen Zahlen nicht ausreichen, um Quantennetzwerke exakt zu beschreiben - der erfolgreiche Abschluss einer langen Debatte in der Physik, die schon mit Schrödinger begann. Das Gedankenexperiment wurde inzwischen experimentell bestätigt.

 

 26.01.2022
Reelle Zahlen reichen für die mathematische Beschreibung der Quantenwelt nicht aus, wie Forscher/innen der ÖAW nun herausgefunden haben. © Georgy Ermakov/Sergey Lebedyanskiy

Lange diskutierten Wissenschaftler/innen darüber, ob komplexe Zahlen notwendig sind, um die Natur zu beschreiben. Ein neues Gedankenexperiment, das mittlerweile im Labor bestätigt werden konnte, beweist, dass für komplexere Quantennetzwerke reelle Zahlen nicht ausreichen.

Dieses Ergebnis legt einen Meilenstein für die Erforschung der Grundlagen von Quantensystemen, möglicherweise auch für die Entwicklung eines zukünftigen Quanteninternets. “Wir wissen jetzt, dass wir das Potenzial des Quanteninternets nicht ausschöpfen können, wenn wir uns darauf beschränken, Kommunikationsprotokolle mit reellen Quantensystemen durchzuführen”, erklärt IQOQI-Gruppenleiter Miguel Navascués in einem Interview.

 

AUF EINEN BLICK

ÖAW Pressemitteilung:

Keine Quantentheorie ohne imaginäre Zahlen

Publikation:

„Quantum theory based on real numbers can be experimentally falsified“, Marc-Olivier Renou, David Trillo, Mirjam Weilenmann, Le Phuc Thinh, Armin Tavakoli, Nicolas Gisin, Antonio Acín, and Miguel Navascues, Nature 600, 625–629 (2021)
DOI: 10.1038/s41586-021-04160-4