Erstmals Quanten-Teleportation über normales Glasfasernetzwerk gelungen
Forschern ist ein Durchbruch bei der Quanten-Teleportation gelungen. Erstmals konnten sie die Informationsübertragung in ein normales Glasfasernetzwerk integrieren, über das auch Internet-Daten übertragen werden.
Bei der Quanten-Teleportation sind 2 Teilchen miteinander verschränkt. Das bedeutet, Informationen können über weite Strecken zwischen ihnen übertragen werden, ohne dass sie eine direkte Verbindung haben. Damit können Informationen in nahezu Lichtgeschwindigkeit übertragen werden.
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Bei der Quantenverschränkung verrät ein Teilchen etwas über den Zustand des anderen Teilchens. In diesem Beispiel sind die Bälle solange gleichzeitig schwarz und weiß, bis ein Ball gemessen wird. Da der linke Ball schwarz ist, muss der rechte weiß sein. Diesem Prinzip liegt die Quantentelekommunikation zugrunde.
© Johan Jamestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
2 Photonen müssen gegen Datenflut bestehen
Damit diese Informationen für Forscher nutzbar werden, müssen aber 2 Bits, in dem Fall 2 Photonen, auf klassische Weise übertragen werden. Bisher war nicht sicher, dass das über ein herkömmliches Internetkabel möglich ist.
Die Photonen laufen dort Gefahr, von der Datenflut aus E-Mails, Fotos, Videos oder Bankdaten, die als Millionen Lichtteilchen hindurchrasen, zerstört zu werden. "Das wäre, als würde man mit einem klapprigen Fahrrad versuchen, durch einen Tunnel voller rasender Schwerlaster zu navigieren", schreiben die Forscher in einem Statement.
Studienleiter Prem Kumar von der Northwestern University ermittelte mit seinem Team, wie das Licht in Glasfaserkabeln gestreut wird. Sie ermittelten eine Wellenlänge, die weniger überfüllt ist und reduzierten das Rauschen des Internetverkehrs mithilfe von Filtern. So konnten sie die Photonen durch das Kabel schicken, ohne dass sie gestört wurden.
30 Kilometer Glasfaserkabel
In ihrem ersten Testen konnten sie durch ein 30 Kilometer langes Glasfaserkabel reisen. An jedem Ende befand sich ein Photon. Die Forscher sendeten gleichzeitig Quanteninformationen und normalen Internetverkehr hindurch. Anschließend wurde die Qualität der übertragenen Informationen gemessen. Auch bei starkem Internetverkehr wurden die Daten erfolgreich übermittelt.
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Das könnte neue Möglichkeiten für die Quantenkommunikation eröffnen. So könnte die bestehende Infrastruktur dafür verwendet werden - bisher galt das als unmöglich.
Tests unter Realbedingungen
Im nächsten Schritt planen die Forscher, die Übertragung auf längeren Strecken zu testen. Zudem soll das mit 2 verschränkten Photonenpaaren getestet werden, nicht nur mit einem. Auch ein Test unter Realbedingungen mit regulären, im Boden verlegten Kabel soll durchgeführt werden. Das aktuelle Experiment fand unter Laborbedingungen statt. Die Ergebnisse der Forschung sind im Fachmagazin Optica erschienen.
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