Durchbruch bei Quanteninternet mit molekularen Qubits

Ein Quantennetzwerk, oft auch als Quanteninternet bezeichnet, benötigen eigene Arten von Übertragungskanälen (meist Glasfaserkabel oder Satelliten), um ihre Quanteninformationen zu übertragen. Forscher der Universität von Chicago haben nun ein System entwickelt, das sich ohne Probleme in existierende Glasfaserverbindungen integrieren lässt.

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Solche Netzwerke können eine extrem sichere Kommunikation ermöglichen, Quantencomputer über eine große Entfernung hinweg verbinden oder Daten von extrem genauen Quantensensoren zugänglich machen. Die US-Forscher und -Forscherinnen setzen dabei auf molekulare Qubits aus dem Seltenerdmetall Erbium.

Erbium als Brücke zwischen Magnetismus und Optik

Diese Qubits, der Grundstein der Quanteninformatik und kleinste Informationseinheit, können anders als normale Bits nicht nur 2 Zustände annehmen (0 oder 1). Sie können durch quantenmechanische Phänomene beliebig viele Zustände darstellen.

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Die Erbium-Moleküle nutzen dafür ihren "Spin", der eng mit dem Magnetismus verbunden ist. Spin ist eine einzigartige Quanteneigenschaft, die in Quantensensoren und auch in bestimmten Arten von Quantencomputern zum Einsatz kommt. Mithilfe von optischer Spektroskopie und Mikrowellentechniken konnte das Team nachweisen, dass die Erbium-Qubits Frequenzen verwenden, die mit jenen kompatibel sind, die in der Telekommunikation oder in Hochleistungsrechnern zum Einsatz kommt. Das bedeutet, dass man für die Informationsübertragung bereits bestehende Infrastruktur verwenden könnte.

"Diese Moleküle können als Brücke zwischen der Welt des Magnetismus und der Welt der Optik fungieren", sagt Forscherin Leah Weiss in einer Aussendung. "Informationen könnten im magnetischen Zustand eines Moleküls gespeichert und dann mit Licht in Wellenlängen abgerufen werden, die mit optischen Glasfasernetzwerken kompatibel sind." Durch diese Erkenntnis könne man nun beginnen, über neue und unkonventionelle Wege nachzudenken, wie man diese Technologien nutzen und integrieren können.