Neue Forschungsergebnisse stellen einen großen Schritt in Richtung Quanteninternet dar

Bei diesem Experiment wird der Zustand eines einzelnen Photons, das auf ein Photon in einem verschränkten Paar trifft, augenblicklich auf das andere, weit entfernte Photon übertragen – ein Phänomen, das als Quantenteleportation bezeichnet wird.

Deutsche Wissenschaftler haben einen wichtigen Schritt in Richtung Quanteninternet – dem hochsicheren Kommunikationsnetzwerk der Zukunft – unternommen, 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 schwierig, insbesondere wenn sie aus verschiedenen Quellen stammen.

Das Team der Universität Stuttgart löste dieses Problem, indem es zwei nahezu identische Halbleiter-Photonenquellen herstellte und einen Frequenzumrichter verwendete, um die kleinen Abweichungen feinabzustimmen.

Die eine Quelle erzeugt ein einzelnes Photon, die andere erzeugt Paare von Photonen, die "verschränkt" sind - das heißt, sie teilen den gleichen Zustand, obwohl sie weit voneinander entfernt sind.

Im Experiment wird der Zustand eines einzelnen Photons, das auf eines der verschränkten Photonen eines Paares trifft, augenblicklich auf das andere, weit entfernte Photon übertragen – ein Phänomen, das als Quantenteleportation bekannt ist. Die beiden Versuchsstandorte sind durch ein 10 Meter 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 erwarten, dass grundlegende Experimente wie dieses den Weg für zukünftige Quantennetzwerke ebnen werden.

(TTXVN/Vietnam+)

Quelle: https://www.vietnamplus.vn/nghien-cuu-moi-dat-buoc-tien-lon-huong-toi-internet-luong-tu-post1080081.vnp