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Sandu Popescu

Sandu Popescu (* 1956 in Oradea, Rumänien) ist ein britischer Physiker, der sich mit Quanteninformationstheorie und Grundlagen der Quantenmechanik befasst.

Leben und WerkBearbeiten

Popescu studierte bei Yakir Aharonov in Tel Aviv. Er ist Professor an der Universität Bristol (H. H. Wills Laboratory) und war Gastprofessor an der University of California, Berkeley.

Er befasst sich insbesondere mit Quanten-Nichtlokalität. Er arbeitet vorwiegend theoretisch, aber auch experimentell und war auch an kommerziellen Anwendungen beteiligt.

1992 fand er (damals an der Freien Universität Brüssel) mit Daniel Rohrlich Quantenzustände, die die Bellsche Ungleichung maximal verletzen.[1] Außerdem fanden sie aber verschränkte Quantenzustände, die die Bell-Ungleichung nicht verletzen.[2] 1994 zeigte er, dass es, falls man statt der Unbestimmtheit die Nichtlokalität zugrunde legt[3], Theorien gibt, die die CHSH-Ungleichungen (Verallgemeinerungen der Bell-Ungleichungen von John Clauser, Horne, Shimony und Holt) stärker verletzten als durch die Quantenmechanik erlaubt ist[4]. Diese Superquanten-Korrelationen erfüllen dabei immer noch die relativistische Kausalität (kein Informationsaustausch mit Überlichtgeschwindigkeit). Die Quantenmechanik liefert Schranken bezüglich des Betrags von   für die CHSH Ungleichungen (lokale Verborgene Variablen Theorien einen Wert von 2), die von Popescu und Rohrlich entdeckten Zustände (nonlocal PR boxes) erfüllen die maximal erlaubte Schranke 4. Sie sind prinzipiell beobachtbar (bisher aber wurden keine solchen Zustände gefunden) und haben theoretische Anwendung, zum Beispiel in der Untersuchung der Sicherheit in der Quantenkryptographie.

1996 bis 2008 war er bei Hewlett-Packard, die bei Bristol ein Forschungslabor haben. Dort realisierte er mit anderen 1997 als einer der Ersten[5] Quanten-Teleportation in einem quantenoptischen Experiment.[6]

Zu den nicht-intuitiven Folgerungen der Quantentheorie gehört seine Entdeckung mit Nicolas Gisin, dass zwei antiparallele Spins mehr Information über ihre Richtung enthalten als parallele Spins (Grund ist die Anti-Unitarität der Spin-Inversion)[7]. Mit Gisin und anderen Kollegen führte er Quanten-Handschuhe ein (Quantum Gloves), Paare rotationsinvarianter Quantenzustände, die vollständige Information über die Chiralität eines dreidimensionalen Bezugssystems enthalten, aber keine Information über seine Orientierung.[8] Er untersucht damit den Unterschied zwischen Informationsgehalt und physikalischer Realisierung.

In jüngster Zeit untersuchte er die Thermodynamik von Quanten-Systemen.[9][10] Insbesondere zeigte er, dass auch sehr kleine Quantensysteme (aus 2 Qubits) den Carnot-Wirkungsgrad thermodynamischer Maschinen erreichen können.[11]

2000 erhielt er den Adams-Preis und er erhielt 2011 den John Stewart Bell Prize der Universität Toronto.[12] Für 2016 wurde ihm die Dirac-Medaille des Institute of Physics zugesprochen, 2017 wurde er in die Royal Society gewählt.[13]

SchriftenBearbeiten

  • mit H.-K. Lo, T. Spiller (Herausgeber) Introduction in quantum information and computation, World Scientific, 1998

Außer den in den Fußnoten zitierten Aufsätzen u. a.:

  • Sandu Popescu, Noah Linden, Anthony Short, Andreas Winter: Quantum nonlocality and beyond: Limits from nonlocal computation. In: Phys. Rev. Lett. Band 99, 2007, S. 180502, arxiv:quant-ph/0610097.
  • Jonathan Barrett, Noah Linden, Serge Massar, Stefano Pironio, Sandu Popescu, David Roberts: Non-local correlations as an information theoretic resource. In: Phys. Rev. A. Band 71, 2005, S. 022101, arxiv:quant-ph/0404097.

WeblinksBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. S. Popescu, D. Rohrlich: Which states violate Bell´s inequality maximally? In: Phys. Lett. A. Band 169, 1992, S. 411–414, doi:10.1016/0375-9601(92)90819-8.
  2. S. Popescu, D. Rohrlich: Generic quantum nonlocality. In: Phys. Lett. A. Band 166, 1992, S. 293–297, doi:10.1016/0375-9601(92)90711-T.
  3. Zuvor hatte Aharonov Nichtlokalität und relativistische Kausalität vorgeschlagen als grundlegende Axiome für einen Aufbau der Quantentheorie
  4. Popescu, Rohrlich: Quantum Nonlocality as an axiom. In: Foundations of Physics. Band 24, 1994, S. 379–385, arxiv:quant-ph/9508009.
  5. 1997 demonstrierte auch Anton Zeilinger mit Kollegen Quanten-Teleportation. Zuerst vorgeschlagen wurde sie von Charles H. Bennett u. a. 1993.
  6. Boschi, Branca, De Martini, Hardy, Popescu: Experimental Realization of Teleporting an Unknown Pure Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels. In: Phys. Rev. Lett. Band 80, 1998, S. 1121, arxiv:quant-ph/9710013.
  7. N. Gisin, S. Popescu: Spin flips and quantum information for anti-parallel spins. In: Phys. Rev. Lett. Band 83, 1999, S. 432, arxiv:quant-ph/9901072.
  8. D. Collins, L Diosi, N. Gisin, S. Massar, S. Popescu: Quantum gloves. In: Phys. Rev. A. Band 72, 2005, S. 022304, arxiv:quant-ph/0409221.
  9. Popescu, Anthony J. Short, Andreas Winter: Entanglement and the Foundations of Statistical Mechanics. In: Nature Physics. Band 2, 2006, S. 754–758, arxiv:quant-ph/0511225.
  10. Noah Linden, Popescu, Anthony J. Short, Andreas Winter: Quantum mechanical evolution towards thermal equilibrium. In: Phys. Rev. E. Band 79, 2009, S. 061103, arxiv:0812.2385.
  11. Linden, Popescu, Skrzypczyk: How small can thermal machines be? The smallest possible refrigerator. In: Phys. Rev. Lett. Band 105, 2010, S. 130401, arxiv:0908.2076., Linden, Popescu, Skrzypczyk: The smallest possible heat engines. 2010, arxiv:1010.6029.
  12. John Stewart Bell Prize 2013 für Popescu
  13. Sandu Popescu. In: Fellows Directory, Royal Society. Abgerufen am 21. November 2018.