Erstmals wurden Informationen zwischen zwei Quantenpunkten „übertragen“ und damit der Weg zu hochsicheren Kommunikationsnetzwerken geebnet.

Deutsche Wissenschaftler haben einen wichtigen Erfolg bei der Übertragung von Informationen zwischen Photonen aus Quantenpunkten erzielt und sind damit einem ultrasicheren Quantennetzwerk einen Schritt näher gekommen.

Deutsche Forscher haben einen wichtigen Schritt in Richtung Quanteninternet unternommen – Illustrationsfoto: news.ucsb.edu

Deutsche Wissenschaftler haben einen wichtigen Schritt hin zum Quanteninternet – dem hochsicheren Kommunikationsnetzwerk der Zukunft – gemacht, indem sie erstmals Informationen zwischen Photonen übertragen haben, die von zwei verschiedenen Quantenpunkten emittiert wurden. Die Ergebnisse wurden in Nature Communications veröffentlicht.

Quantenpunkte sind winzige Strukturen in Halbleitermaterialien, die einzelne Photonen aussenden. In der Quantenkommunikation trägt jedes Photon ein „Quantenbit“ – beispielsweise die Polarisationsrichtung des Lichts. Das Besondere daran ist, dass ein abgefangenes Photon sofort eine Spur hinterlässt, wodurch das System Störungen erkennen kann.

Um Quanteninformationen zu „teleportieren“, müssen die Photonen jedoch in Farbe und Emissionszeitpunkt nahezu identisch sein. Dies ist sehr schwierig, insbesondere wenn sie aus unterschiedlichen Quellen stammen.

Das Team der Universität Stuttgart löste dieses Problem, indem es zwei nahezu identische Halbleiter-Photonenquellen entwickelte und Frequenzkonverter einsetzte, um die geringen Abweichungen auszugleichen. Eine Quelle erzeugte einzelne Photonen, die andere Paare „verschränkter“ Photonen – diese befanden sich also trotz ihrer großen Entfernung im selben Zustand.

Im Experiment wird der Zustand eines einzelnen Photons, das auf ein Photon eines verschränkten Paares trifft, augenblicklich auf das andere, entfernte Photon übertragen – ein Phänomen, das als Quantenteleportation bekannt ist. Die beiden Versuchsstandorte sind durch ein 10 m langes Glasfaserkabel verbunden.

Das Team gibt an, eine Erfolgsquote von über 70 % zu haben und strebt deutlich größere Entfernungen an. Quantenpunktverschränkung wurde bereits über 36 km durch das Stuttgarter Glasfasernetz übertragen.

Dieser Erfolg ist ein wichtiger Schritt hin zur Entwicklung eines Quantenrepeaters – eines Geräts, das Quantensignale über große Entfernungen übertragen kann. Anders als das heutige Internet lassen sich Quantensignale weder verstärken noch kopieren; nur ein Quantenrepeater kann Informationen „aktualisieren“, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen.

Das Projekt ist Teil des deutschen nationalen Programms Quantenrepeater.net, an dem über 40 Forschungseinrichtungen und Unternehmen beteiligt sind. Wissenschaftler hoffen, dass grundlegende Experimente wie dieses den Weg für zukünftige Quantennetzwerke ebnen werden.

VNA

Quelle: https://tuoitre.vn/lan-dau-dich-chuyen-thong-tin-giua-hai-cham-luong-tu-mo-duong-den-mang-truyen-thong-sieu-an-toan-20251130092845513.htm