Science
06/12/2013

Datenhighways für Quanteninformation

An der TU Wien werden Atome quantenphysikalisch an Glasfaserkabel gekoppelt. Nun konnte aufgezeigt werden, dass sich auf diese Weise Quanteninformation lange genug speichern lässt, um weltumspannende Glasfaser-Quantennetzwerke zu realisieren.

Ultra-dünne Glasfasern, an die lasergekühlte Atome angekoppelt werden, eignen sich hervorragend für Anwendungen der Quantenkommunikation. Das fand die TU Wien in Experimenten heraus. Es konnte gezeigt werden, dass solche Glasfasern Quantenzustände lange genug speichern können, um zukünftig Atome über eine Distanz von hunderten Kilometern miteinander quantenmechanisch zu verschränken. Damit ist ein Grundbaustein geschaffen, mit dem man ein globales Glasfaser-Quantenkommunikationsnetz aufbauen kann.

Atome und Licht
„In unserem Experiment verbinden wir zwei unterschiedliche quantenphysikalische Systeme", erklärt Arno Rauschenbeutel, Professor vom Vienna Center for Quantum Science and Technology und Atominstitut der TU Wien. „Einerseits nutzen wir Licht in Glasfaserkabeln, über die man Quanteninformation hervorragend transportieren kann, andererseits Atome, mit denen man die Information sehr gut speichern kann."

Indem man die Atome etwa 200 Nanometer entfernt von einer Glasfaser festhält, dieselbst nur 500 Nanometer dick ist, kann man eine sehr starke Wechselwirkung zwischen Licht und Atomen erreichen – so lässt sich Quanteninformation zwischen den beidenSystemen austauschen. Dieser Austausch ist die Grundlage für Technologien wieQuantenkryptographie und Quantenteleportation.

Quanteninformationsaustausch
Derzeit gibt es unterschiedliche Ideen für Systeme, die sich für quantenmechanische Operationen und für Quanteninformationsaustausch zwischen Licht und materiellen Speichern nutzen lassen. Bei den meisten von ihnen ist es allerdings schwierig, Information effizient hineinzubringen und wieder herauszulesen. Bei der an der TU Wien entwickelten Technologie allerdings ist genau dieser Schritt sehr einfach: „Ein ganz normales Glasfaserkabel, wie man es schon heute zur Datenübertragung verwendet,wird in den Versuchsaufbau hinein und wieder herausgeführt", sagt Rauschenbeutel.

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