Quantenbits bilden ein Netzwerk. Visualisierung: Andreas Neuzner / MPI für Quantenoptik
Garching, 20.4.2012: Physikern des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik in Garching ist es gelungen, zwei Atome zu einem Quanten-Datennetzwerk zu verschränken. Beide Atome agieren dabei wie ein Transistor in einem Mikroprozessor, also als Datenträger und Rechenwerk. Nur eben besser: Durch ihre Verschränkung agieren beide Nanoschalter selbst über größere Distanzen wie einer und sie können – zumindest theoretisch – mehrere Rechenschritte gleichzeitig statt hintereinander abarbeiten. Perspektivisch könnten diese Forschungen zu superschnellen Quantencomputern führen, die für besonders komplexe Simulationen und als unschlagbare Code-Knacker einsetzbar wären.
In dem Experiment der Planck-Wissenschaftler fungierte jedes Atom als Quantenbit, das mehrere Binärzahlen auf einmal darstellen kann. Über eine 60 Meter lange Glasfaserleitung übertrugen sie diese Quanteninformation als Photonen (Lichtteilchen) dann zum jeweils anderen Atom – und dies in beide Richtung. Dies ermöglichte es, die Daten vom einen Atom im anderen Atom abzuspeichern und umgekehrt.
Verschränkung für zunächst 100 Mikrosekunden
Für 100 Mikrosekunden gelang es den Physikern im nächsten Schritt, beide Atome auch zu verschränken. Bei der sogenannten Verschränkung korrelieren zwei Quantenobjekte simultan – für den äußeren Beobachter werden die Informationen sofort übertragen, dabei spielt das Limit der Lichtgeschwindigkeit keine Rolle mehr. Ein weiteres Ziel der Forschungen wird es sein, die Verschränkung länger aufrechtzuerhalten. Auch müssen noch praktische Wege gefunden werden, die abgespeicherten Quanten-Daten über längere Zeit und außerhalb von Laborbedingungen zu sichern und auch wieder auslesen zu können, ohne dass der Quantenzustand zusammen bricht.
Quantenkommunikation über große Entfernungen
„Damit werden wird die nächsten Schritte hin zur Quantenkommunikation über große Entfernungen und eines Tages vielleicht sogar zu einem Quanten-Internet machen“, erläuterte Stephan Ritter vom Forschungsteam. Heiko Weckbrodt
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