Relativistische und Quanteninformation

Relativistische Quanteninformation ist ein breit angelegter Ansatz zu Themen an der Schnittstelle von Relativität, Quantenmechanik, Quanteninformation und Quantenfeldtheorie. Die Idee hinter diesem Bereich ist, dass Quanteninformationsprotokolle in einer Welt auftreten, die sowohl durch quantenmechanische als auch relativistische Merkmale gekennzeichnet ist. Während die Quantenmechanik in ihrem eigenen Gültigkeitsbereich extrem gut funktioniert und daher relativistische Korrekturen in erster Näherung ignoriert werden können, können Quantenprotokolle Regime und Genauigkeiten erfordern, die von wichtigen relativistischen Eigenschaften der verwendeten Kernsysteme zeugen.

Die Bewegung ist einer der wichtigsten Aspekte, bei dem sich relativistische Effekte manifestieren können. Es ist bekannt, dass in Trägheitssystemen andere Phänomene auftreten als in nicht trägen Systemen, z. B. in gleichmäßig beschleunigten Systemen. Daher kann die korrekte Umsetzung der Auswirkungen relativistischer Bewegung von Kernkomponenten von Quanteninformationsprotokollen Korrekturen an bekannten Ergebnissen liefern. Idealerweise werden neue Phänomene und Aufgaben gesucht, die ohne die Berücksichtigung sowohl quantenmechanischer als auch relativistischer Aspekte nicht zu erreichen sind.

Die Gravitation physikalischer Systeme und die Leistung von Quantenprotokollen, die diese in Szenarien ausnutzen, in denen die Gravitation eine Rolle spielt, ist der andere Hauptaspekt, der in Relativistischer Quanteninformation untersucht wird. Es wird davon ausgegangen, dass die Krümmung der Raumzeit im Hintergrund die Ausbreitung realistischer Systeme, den lokalen Zeitfluss eines Benutzers auf der Erde oder eines Satelliten oder sogar die Erzeugung von Teilchen beeinflusst. All diese wichtigen Merkmale können letztlich die Leistung von Protokollen verschlechtern oder grundlegend verändern und so den Weg für die Quantenerfassung von Gravitationsparametern, Entfernungen und mehr ebnen.

Die Forschungsarbeiten in diesem Bereich umfassen sowohl grundlegende als auch technologische Aspekte und versprechen ein neues Verständnis der Naturgesetze und eine bessere Charakterisierung von Technologien, die bei extremen Beschleunigungen oder über große Entfernungen in einem Gravitationspotential arbeiten.

Forschungsgruppe: Mathematische Physik

Forschungsthemen:

• Quanteninformationsprotokolle in gekrümmter Raumzeit
• Relativistische Quanteninformatik
• Relativistische Quantenmetrologie

Externer Links:

• Relativistic Quantum Information Artikel von R. B. Mann und T. C. Ralph