Wiener Forscher konnten jetzt vielversprechende Vorarbeit leisten.
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 nun 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, wie es in einer Aussendung der ÖAW heißt.
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Quantenverschränkung
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.
Wie Information zwischen verschränkten Photonen ausgetauscht werden kann, die sich auf zwei separaten Silizium-Chips befinden, haben nun die Wissenschafter der Universität Bristol (Großbritannien) erforscht. Sie speisten in ihrem Experiment mit Quanteninformation aufgeladene verschränkte Lichtteilchen in räumlich getrennte Silizium-Chips 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 wird so also indirekt kopiert.
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Proof-of-Concept
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", so Marcus Huber vom IQOQI, der mit seinem Team nachweisen konnte, dass die britischen Kollegen mit ihrem Ansatz erfolgreich waren. Dieser sei vor allem deshalb vielversprechend, weil er prinzipiell mit etablierten Bauteilen wie Silizium-Chips und Glasfaserleitungen umgesetzt werden könnte.
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