“Physics World, the leading physics magazine published by the UK-based Institute of Physics, awarded the 2021 Breakthrough of the Year prize to two research teams who advanced our understanding of quantum systems.
Physics World editors chose the winners from nearly 600 published research articles that demonstrated “important work for scientific progress and/or the development of real-world applications.”
One of the teams, noted for their breakthrough of entangling two macroscopic vibrating drumheads, was led by Dr. Shlomi Kotler, now at the Hebrew University of Jerusalem’s Department of Applied Physics, along with John Teufel and colleagues at the US National Institute of Standards and Technology (NIST).
Quantum technology has made great strides over the past two decades. Physicists are now able to construct and manipulate systems that were once in the realm of thought experiments. One particularly fascinating avenue of inquiry is the fuzzy border between quantum and classical physics.
In the past, a clear line could be made in terms of size: tiny objects such as photons and electrons inhabit the quantum world whereas large objects such as billiard balls obey classical physics.
Over the past decade, however, physicists have been pushing the limits of what is considered quantum by using drum-like mechanical resonators that measure 10 microns across. Unlike electrons or photons, these drumheads are macroscopic objects that are manufactured using standard nano fabrication techniques and appear as solid as billiard balls in electron microscope images.
Yet despite the resonators’ tangible nature, researchers have been able to observe their quantum properties. Kotler and Teufel’s team took this finding a step further, becoming the first scientists to quantum-mechanically entangle two such drumheads. Their efforts open the door for entangled resonators to be used as quantum sensors or as nodes in quantum networks.
Upon hearing news of the award, Kotler shared “’I’m very excited about this award. We’ve been at it a long time and took quite a few risks along the way. I prayed hard after we ran the last experiment. If everything worked, we would have the rare chance to see macroscopic entanglement. If it didn’t, 4 years of research would have gone down the tubes. Fortunately, we saw entanglement, and the rest, as they say, is quantum history. I very much appreciate the fact that Hebrew University and the Department of Applied Physics and the Quantum Center worked hard to hire me as junior faculty, taking a risk before these results were published.””
DEUTSCH
“Physics World, das führende Physikmagazin, das vom britischen Institute of Physics herausgegeben wird, hat den Preis für den Durchbruch des Jahres 2021 an zwei Forscherteams verliehen, die unser Verständnis von Quantensystemen verbessert haben.
Die Redakteure von Physics World wählten die Preisträger aus fast 600 veröffentlichten Forschungsartikeln aus, die “wichtige Arbeiten für den wissenschaftlichen Fortschritt und/oder die Entwicklung von Anwendungen in der Praxis” darstellen.
Eines der Teams, das für seinen Durchbruch bei der Verschränkung von zwei makroskopisch vibrierenden Trommelfellen bekannt ist, wurde von Dr. Shlomi Kotler geleitet, der jetzt an der Abteilung für Angewandte Physik der Hebräischen Universität Jerusalem arbeitet, zusammen mit John Teufel und Kollegen am US National Institute of Standards and Technology (NIST).
Die Quantentechnologie hat in den letzten zwei Jahrzehnten große Fortschritte gemacht. Physiker sind heute in der Lage, Systeme zu konstruieren und zu manipulieren, die früher im Bereich der Gedankenexperimente lagen.
Ein besonders faszinierender Forschungszweig ist die unscharfe Grenze zwischen Quanten- und klassischer Physik. In der Vergangenheit konnte eine klare Grenze anhand der Größe gezogen werden: Winzige Objekte wie Photonen und Elektronen leben in der Quantenwelt, während große Objekte wie Billardkugeln der klassischen Physik gehorchen.
In den letzten zehn Jahren haben Physiker jedoch die Grenzen der Quantenphysik erweitert, indem sie trommelartige mechanische Resonatoren mit einem Durchmesser von 10 Mikrometern verwendet haben. Im Gegensatz zu Elektronen oder Photonen handelt es sich bei diesen Trommelfellen um makroskopische Objekte, die mit Standard-Nano-Fertigungsverfahren hergestellt werden und auf elektronenmikroskopischen Bildern so fest wie Billardkugeln erscheinen. Doch obwohl die Resonatoren greifbar sind, konnten die Forscher ihre Quanteneigenschaften beobachten.
Das Team um Kotler und Teufel ging noch einen Schritt weiter: Sie waren die ersten Wissenschaftler, die zwei solcher Trommelfelle quantenmechanisch verschränkten. Ihre Arbeit eröffnet die Möglichkeit, verschränkte Resonatoren als Quantensensoren oder als Knotenpunkte in Quantennetzwerken zu nutzen.
Als er von der Auszeichnung erfuhr, sagte Kotler: “Ich freue mich sehr über diese Auszeichnung. Wir haben lange daran gearbeitet und sind auf dem Weg dorthin einige Risiken eingegangen. Ich habe viel gebetet, nachdem wir das letzte Experiment durchgeführt hatten. Wenn alles klappen würde, hätten wir die seltene Chance, makroskopische Verschränkung zu sehen. Wenn nicht, wären 4 Jahre Forschung in die Hose gegangen. Glücklicherweise haben wir Verschränkung gesehen, und der Rest ist, wie man so schön sagt, Quantengeschichte. Ich weiß es sehr zu schätzen, dass die Hebräische Universität, der Fachbereich für Angewandte Physik und das Quantenzentrum sich bemüht haben, mich als Nachwuchswissenschaftler einzustellen, und dabei ein Risiko eingegangen sind, bevor diese Ergebnisse veröffentlicht wurden.“”
Quelle/Sender: Hebrew University. Selected, translated into German by ‘VonNaftali’.
VonNaftali/מנפּתלי/ByNaftali 