Quantenmotor profitiert von Verschränkungen und steigert Effizienz

Noch mehr als Quantencomputer zählen Quantenmotoren zu den eher rätselhaften Objekten, mit denen sich die Forschung befasst. Insbesondere die Rolle und das Wirken von Quantenverschränkungen verbleiben im Reich des Erklärungsbedürftigen.

So gab und gibt es kaum Experimente, die sich überhaupt mit der Funktionsweise von Quantenmotoren befassen. Dabei ist das Funktionsprinzip durchaus vielversprechend. Aus eintreffenden Photonen, also Licht, wird unmittelbar Bewegungsenergie gewonnen.

Während sonst Strom oder chemische Reaktionen nötig sind, findet hier eine wesentlich direktere Umwandlung statt. Immerhin soll der Quantenmotor einen Wirkungsgrad von 25 Prozent erreichen. Das wäre laut den Forschenden genug, um zumindest irgendwann einmal Schaltkreise zu betreiben.

Dass die Effizienz so hoch ausfällt, liegt an der Anordnung der Quanten und ihrer Verschränkung. Je stärker diese Quantenverschränkung ist, desto besser fällt der mechanische Wirkungsgrad des Systems aus. Das geht aus der Analyse der etwa 10.000 einzelnen Experimente hervor.

Wobei das System selbst derzeit nicht gerade praktischen Wert besitzt. Die Beobachtungen wurden an vierzig einfach positiv geladenen Calcium-Ionen gemacht. Diese befinden sich in einer Ionenfalle - üblicherweise einer optischen Pinzette, die einem schwachen Laserstrahl gleicht.

Zudem muss das Ganze annähernd bis an den absoluten Nullpunkt bei -273 °C abgekühlt sein, um die Schwingungen der Atome zu eliminieren. Der 25-prozentige Wirkungsgrad ist somit allenfalls theoretischer Natur. Als Gesamtheit betrachtet liegt er selbst fein gerundet ziemlich sicher bei 0 Prozent.

Das ändert natürlich nichts an der Beobachtung, wie die Quantenverschränkung den Wirkungsgrad beeinflusst. Und selbst wenn zukünftige Auto erst einmal ohne Quantenmotor auskommen müssen (Stichwort: Technologieoffenheit), dürfte sich das Experiment schon gelohnt haben, wenn das Zusammenspiel zwischen Atom, Licht und Verschränkung besser verstanden wird.