Erstmals konnten Quantenzustände zwischen Siliziumchips teleportiert werden.
Da sich in der Welt der Quantenphysik prinzipiell Information wie durch Geisterhand von einem Ort an den anderen verschieben lässt, könnte auch die Datenübertragung der Zukunft so funktionieren. Im Quanteninternet müsste die flüchtige Information aber auch verlässlich kopiert und weitergeleitet werden können. Physiker haben nun im Fachblatt "Nature Physics" einen neuen Ansatz dazu vorgestellt.
Das internationale Team mit Beteiligung von Marcus Huber vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) Wien der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) hat sich mit der Frage auseinandergesetzt, wie sich umgehen lässt, dass in der Quantenmechanik Information nicht einfach kopiert werden kann. Um im Quanteninternet nämlich Daten über weitere Strecken ohne Verlust zu übertragen, müssten diese – wie im herkömmlichen Internet auch – zwischen verschiedenen Knoten mit einem sogenannten Repeater regelmäßig aufgefrischt werden.
Eine Lösung liegt im seltsamen Phänomen der Quantenverschränkung: Die macht es möglich, dass zwei Teilchen – etwa Lichtteilchen (Photonen) – wie durch Geisterhand miteinander verbunden bleiben. Die Messung an einem legt unmittelbar den Zustand des anderen fest, auch wenn sie beliebig weit voneinander entfernt sind. Man spricht in dem Zusammenhang von Quantenteleportation.
Quanten-Repeater
Wie Information zwischen verschränkten Photonen ausgetauscht werden kann, die sich auf zwei separaten Siliziumchips befinden, haben die Wissenschafter nun erforscht. Sie speisten in ihrem Experiment mit Quanteninformation aufgeladene verschränkte Lichtteilchen in räumlich getrennte Siliziumchips ein. Dann schafften sie es, die Information indirekt zu übertragen. Durch die Messung an dem Photon auf dem ersten Chip wurde es möglich, aus der Veränderung des verschränkten Photons auf dem anderen Chip den ursprünglichen Zustand des ersten abzuleiten. Die Information wurde so also indirekt kopiert.
Derzeit sei ein Quanten-Repeater dieser Art noch ein Proof-of-Concept. "Wenn es gelingt, die Technik zu verbessern und zu skalieren, könnte das eine Grundlage für ein künftiges Quanteninternet sein", sagte Marcus Huber, der mit seinem Team nachweisen konnte, dass die Kollegen von der University of Bristol mit ihrem Ansatz erfolgreich waren. Dieser sei vor allem deshalb vielversprechend, weil er prinzipiell mit etablierten Bauteilen wie Siliziumchips und Glasfaserleitungen umgesetzt werden könnte. (APA, red, 24.12.2019)