Quantencomputer - Steuerbares Entanglement in elastischer Elektron-Austausch-Streuung von chaotischen Spin-Systemen

Beschreibung

Entanglement, eingeführt von Erwin Schrödinger als Verschränkung, stellt eines der erstaunlichsten Phänomene in der Natur dar und steht in direkter Relation zu den Grundlagen der Quantenmechanik. Entanglement bildet die Basis für jeden Quantencomputer. Die Untersuchung von Entanglement in elektronischen Stoßsystemen stellt ein völlig neues Forschungsgebiet dar. Hierzu wird elastische Streuung zwischen im Anfangszustand unpolarisierten Elektronen und unpolarisierten Wasserstoff-ähnlichen Atomen diskutiert, mit der Zielsetzung die Eigenschaften des Entanglements des korrelierten Spin-Spin Endzustandes zu analysieren. Explizit spin-abhängige Kräfte werden dabei vernachlässigt. Es wird gezeigt, dass das Spin-System des Endzustandes vollständig durch einen Spin-Korrelationsparameter bestimmt wird, welcher von Streuenergie und Winkel abhängt. Sein numerischer Wert charakterisiert die Spins der Streupartner entweder als separierbar, verschränkt oder Bell-korreliert. Hierbei können starke Korrelationen erzeugt werden, welche die Bell'schen Ungleichungen signifikant verletzen. Darüber hinaus kann der Grad der Verschränkung kontinuierlich variiert werden, einfach durch Änderung entweder des Streuwinkels und/oder der Energie. Dies erlaubt die Erzeugung steuerbarer Spin-Paare mit jedem gewünschten Grad von Entanglement. Wir schlagen vor, solche nicht-lokalen verschränkten Spin-Paare als Quelle für weiterführende Experimente zu nutzen, z.B. in Quanteninformationsprozessen.