Anzeige

Einsteins „spukhafte Fernwirkung“ wird zum Präzisionswerkzeug

23. Januar 2026

Mit drei Atomwolken, deren Spins (blau) über eine Entfernung miteinander verschränkt sind, können die Forscher die räumliche Variation eines elektromagnetischen Feldes messen.
Mit
drei Atomwolken, deren Spins (blau) über eine Entfernung miteinander verschränkt sind, können die Forscher die räumliche Variation eines elektromagnetischen Feldes messen. Foto: Enrique Sahagún, Scixel / University of Basel, Department of Physics,
Creative Commons Namensnennung 4.0 International (CC BY 4.0)
Verschränkte Atomwolken erlauben genauere Messungen über Distanz. Neue Perspektiven für Atomuhren und Gravimeter.
Anzeige
Anzeige


Albert Einstein sprach von „spukhafter Fernwirkung“ und meinte damit etwas, das ihm zutiefst suspekt war: die Verschränkung. Gemeint ist ein quantenmechanischer Zustand, bei dem Messungen an räumlich getrennten Teilchen enger zusammenhängen, als es die klassische Physik erlaubt. Heute ist dieses Phänomen experimentell belegt. Es wurde 2022 mit dem Physik-Nobelpreis gewürdigt. Und es entwickelt sich gerade vom Gedankenexperiment zum Werkzeug.

Ein Forschungsteam der Universität Basel und des Laboratoire Kastler Brossel in Paris zeigt nun, dass sich Verschränkung gezielt für präzisere Messungen nutzen lässt. Und zwar nicht nur an einem Ort, sondern über räumlich getrennte Systeme hinweg. Die Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift Science.

Anzeige
Anzeige

Inhaltsverzeichnis

Was hinter der „spukhaften Fernwirkung“ steckt

Bei der Verschränkung verhalten sich zwei oder mehr Quantenobjekte wie ein gemeinsames System. Misst man eine Eigenschaft an einem Teil, steht fest, was man beim anderen findet – selbst dann, wenn sie weit voneinander entfernt sind. Dieses Verhalten widerspricht der Alltagsintuition. Es lässt sich aber sauber berechnen und reproduzieren.

Physikalisch relevant wird das dort, wo Messungen an ihre Grenzen stoßen. In der klassischen Messtechnik gilt: Je mehr Sensoren man einsetzt, desto genauer wird das Ergebnis. In der Quantenwelt stimmt das nur bedingt. Zufällige Quanteneffekte setzen eine Grenze. Verschränkung kann diese Grenze verschieben.

Quantenmetrologie: Mehr Information aus denselben Atomen

„Die Quantenmetrologie, die Quanteneffekte nutzt, um die Messung physikalischer Größen zu verbessern, ist mittlerweile ein etabliertes Forschungsgebiet“, sagt Philipp Treutlein von der Universität Basel. Seine Gruppe arbeitet seit Jahren mit ultrakalten Atomen. Deren Spins lassen sich gezielt koppeln. Man kann sie sich vereinfacht wie winzige Kompassnadeln vorstellen.

Anzeige
Anzeige

Bisher nutzten viele Experimente diese Technik nur lokal. Alle Atome befanden sich in einer einzigen Wolke. Die Basler Forschenden gingen nun einen Schritt weiter. Sie verschränkten die Spins zunächst gemeinsam und teilten die Wolke anschließend räumlich auf. Am Ende entstanden drei getrennte, aber weiterhin miteinander verschränkte Atomwolken.

„Allerdings befanden sich diese Atome alle am selben Ort“, erklärt Treutlein rückblickend. „Wir haben dieses Konzept nun erweitert, indem wir die Atome auf bis zu drei räumlich getrennte Wolken verteilt haben.“

Anzeige
Anzeige

Mehrere Parameter gleichzeitig messen

Der entscheidende Punkt: Mit dieser räumlichen Verschränkung lassen sich nicht nur einzelne Größen genauer bestimmen. Mehrere physikalische Parameter können parallel gemessen werden. Ein Beispiel ist die räumliche Verteilung eines elektromagnetischen Feldes. Klassisch müsste man dafür viele unabhängige Messungen durchführen.

Im Experiment reichten wenige Messungen aus, um die Feldverteilung präziser zu bestimmen als ohne Verschränkung. Störungen, die alle Atomwolken gleichermaßen beeinflussen, heben sich dabei teilweise auf. Die Quantenmechanik wird hier nicht zum Problem, sondern zur Hilfe.

„Bislang hat noch niemand eine solche Quantenmessung mit räumlich getrennten verschränkten Atomwolken durchgeführt“, sagt Yifan Li, Postdoc in Treutleins Gruppe. „Auch der theoretische Rahmen für solche Messungen war noch unklar.“

Relevanz für Uhren und Gravimeter

Die Forschenden denken bereits an konkrete Anwendungen. „Unsere Messprotokolle lassen sich direkt auf bestehende Präzisionsinstrumente wie optische Gitteruhren anwenden“, sagt Doktorand Lex Joosten. Solche Atomuhren gehören heute zu den genauesten Zeitmessern überhaupt. Kleine systematische Fehler begrenzen jedoch ihre Genauigkeit.

Durch Verschränkung könnten Effekte ausgeglichen werden, die aus der räumlichen Verteilung der Atome im Gitter entstehen. Ähnliches gilt für Atominterferometer. Diese Geräte messen winzige Unterschiede der Erdbeschleunigung und kommen etwa in der Geophysik oder bei der Suche nach Rohstoffen zum Einsatz. Auch dort ist oft nicht der absolute Wert entscheidend, sondern die räumliche Veränderung.

Hier geht es zur Originalpublikation



Ein Beitrag von:

Anzeige
Anzeige

Top Stellenanzeigen

Bauingenieur (m/w/d) Fachrichtung Tiefbau, Straßenbau oder Siedlungshydrologie
Gebäudemanagement Schleswig-Holstein AöR (GMSH)

21.09.2026
Eutin
Junior Projektingenieur Papierverarbeitung (m/w/d)
Fripa Papierfabrik Albert Friedrich KG

21.09.2026
Miltenberg
Teamleiter (m/w/d) Vertrieb und Kalkulation TGA
LIST AG

21.09.2026
Düsseldorf
Ingenieur:in Explosionsschutz als Fachleiter:in
TÜV NORD CERT GmbH

21.09.2026
Essen
Architekt (m/w/d) mit Schwerpunkt im Bereich Projektmanagement
Stadt Biberach an der Riß

21.09.2026
Biberach
EMSR Techniker (m/w/d)
VESTOLIT GmbH

22.09.2026
Marl
Bauüberwacher (m/w/d) Straßenverkehrsanlagen
Bundesagentur für Arbeit - Vössing Ingenieurgesellschaft mbH

22.09.2026
Stuttgart
Bauingenieur/-in (m/w/d)
Bundesagentur für Arbeit - Landeshauptstadt Stuttgart

22.09.2026
Stuttgart
Technische/r Projektmitarbeiter/in (m/w/d) – Bauwesen / Projektkoordination
Bundesagentur für Arbeit - Dr. Kerner GmbH & Co. KG

22.09.2026
Stuttgart
Ingenieurin / Ingenieur mit Master in Informatik / Elektrotechnik – Beamten- Ausbildung (m/w/d)
Bundesamt für das Personalmanagement der Bundeswehr

22.09.2026
deutschlandweit
Offizierin / Offizier Anwärter/in – Führungskraft Oberfähnrichmodell mit Bachelor (Master) (m/w/d)
Bundesamt für das Personalmanagement der Bundeswehr

22.09.2026
deutschlandweit
Ingenieurin / Ingenieur mit Master – Beamten- Ausbildung (m/w/d)
Bundesamt für das Personalmanagement der Bundeswehr

22.09.2026
deutschlandweit
Teamleitung (w/m/d) Konstruktiver Ingenieurbau
Die Autobahn GmbH des Bundes

22.09.2026
Hamm
Teamleiter (m/w/d) Vertrieb und Kalkulation TGA
LIST Ingenieure GmbH & Co. KG

22.09.2026
Bielefeld
Senior Projektingenieur (m/w/d) – EMSR-Technik – Projektmanagement
REUTERS INGENIEUR GmbH

22.09.2026
Hofheim
Technische*r Angestellte*r (Techniker*in oder Ingenieur*in) Werkstofftechnik, Physiktechnik, Maschinenbau
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP)

22.09.2026
Garching
Ingenieurin (m/w/d) / Techniker (m/w/d) der Mess- und Regelungstechnik für Gebäudeautomation
Gebäudemanagement Schleswig-Holstein (GMSH)

22.09.2026
Eutin, Lübeck
Leitung Entwicklung (w/m/d) Mechatronische Systeme / Industrielle Sicherheits- und Automatisierungstechnik
Bernstein AG

22.09.2026
Porta Westfalica
Planungsingenieur (w/m/d) und Projektsteuerung – Verkehrsinfrastruktur und Gleisplanung
Ruhrbahn GmbH

22.09.2026
Essen
Gruppenleiter:in Automatisierungstechnik
TraveNetz GmbH

22.09.2026
Lübeck

Weitere Artikel



Anzeige
Anzeige