Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erstmals Quantenspeicher entwickelt: Verstärkte Lichtteilchen für verschlüsselte Informationen

08.11.2010
Physikern der Universität Ulm ist in rund dreijähriger Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Niels Bohr-Instituts Kopenhagen und des University College London erstmals die Entwicklung eines funktionierenden Quantenlichtspeichers gelungen, Voraussetzung unter anderem für die Übertragung quantenkryptografisch verschlüsselter Informationen über größere Entfernungen.

„Das ist kein trivialer Beweis, vielmehr das Ergebnis einer erfolgreichen Zusammenarbeit von Theoretikern und Experimentalphysikern“, freut sich Professor Martin Plenio, vor einem Jahr ausgestattet mit einer Humboldt-Professur vom Imperial College London nach Ulm gewechselt und verantwortlich für den theoretischen Teil der Arbeit, die jetzt in der international renommierten Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlicht worden ist.

Dabei sei schon das 2008 in einem anderen wichtigen Fachjournal, New Journal of Physics, veröffentlichte Theoriepapier sehr erfolgreich gewesen und als „Best of 2008“ ausgewählt worden, erinnert sich Plenio. Wie übrigens auch an die Geburt der Idee bei einem ersten Treffen mit seinem Kopenhagener Partner Professor Eugene Polzik im Rahmen eines Empfangs zum 60. Geburtstag seines Mentors Professor Sir Peter Knight in der Royal Society London.

Allerdings: „Von der Theorie bis zur Anwendung ist es immer ein großer Schritt“, weiß der Ulmer Quantenphysiker, dem bekanntlich auch bei der Bewerbung seiner Uni zur Exzellenzinitiative eine wichtige Rolle zugedacht ist. Nicht nur das. „Es war schon schwierig, eine gemeinsame Sprache zu finden und über drei Jahre durchzuhalten“, berichtet Martin Plenio, verweist auch auf unterschiedliche Denkweisen von Theoretikern und Experimentalphysikern: „Wir arbeiten gerne mit Gleichungen, die Experimentalphysiker denken in physikalischen Bildern.“ Insofern müsste jede Seite von der anderen lernen. Nicht immer passe das sofort zusammen, weiß der Ulmer Wissenschaftler, „aber wenn es funktioniert, kann es sehr fruchtbar sein“.

Wie im Fall des Quantenspeichers etwa, der die zur Nachrichtenübertragung genutzten quantenmechanischen Lichtteilchen, Photonen also, speichert und damit die Voraussetzung liefert, diese wieder zu verstärken, ohne dass sie dabei ihre ureigenen Quanteneigenschaften verlieren. „Nur so sind die Teilchen als Ressource für die Quantenkryptografie geeignet“, erklärt Professor Plenio. Ohne die Zwischenstationen nämlich und die hier jeweils erfolgende Verstärkung würde das Licht vom Glasfaserkabel allerspätestens nach rund 100 Kilometern absorbiert, wäre die Information für den Empfänger verloren.

„Wir haben jedenfalls bewiesen, dass sich die Quantenlichtteilchen so speichern lassen, dass sie ihren Quantencharakter behalten“, so der Humboldt-Professor. Nutzbar damit für die Quantenkryptografie, deren Technologie die Übertragung geheimer Nachrichten abhörsicher ermöglicht. Mehr noch: Sie nutzt auch die hohe Empfindlichkeit von Quantensystemen gegen Störungen, um Absender und Empfänger Versuche des Mithörens oder -lesens zu signalisieren. Wichtig in diesem Zusammenhang ferner: „Die Versuche in Kopenhagen, die Übertragung der Lichtenergie auf Materie und ihre Speicherung in deren Atomen also, ebenso wie die Messung der ankommenden Teilchen erfolgten in einer Gaszelle und die funktioniert bei normaler Raumtemperatur“, erläutert Martin Plenio.

Natürlich sei dies „nur ein erster Schritt“ gewesen, „muss die Qualität des Quantenspeichers sicher noch verbessert werden“. Ebenso dessen Verbindung mit Glasfaserkabeln, die Einspeisung von Licht in beide Komponenten. Aber daran werde bereits gearbeitet, berichtet der Ulmer Physiker, und zwar im Rahmen des auf drei Jahre angelegten, mit fünf Millionen Euro geförderten EU-FET Projekts Q-ESSENCE. Mit nicht weniger als 20 Partnern übrigens, darunter auch weiterhin das Niels Bohr-Institut in Kopenhagen und die Universität Ulm.

Weitere Informationen: Prof. Dr. Martin Plenio, Tel. 0731/50-22900

Willi Baur | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-ulm.de
http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys1819.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Forscher verwandeln Diamant in Graphit
24.11.2017 | Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY

nachricht Proton-Rekord: Magnetisches Moment mit höchster Genauigkeit gemessen
24.11.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Metamaterial mit Dreheffekt

Mit 3D-Druckern für den Mikrobereich ist es Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gelungen ein Metamaterial aus würfelförmigen Bausteinen zu schaffen, das auf Druckkräfte mit einer Rotation antwortet. Üblicherweise gelingt dies nur mit Hilfe einer Übersetzung wie zum Beispiel einer Kurbelwelle. Das ausgeklügelte Design aus Streben und Ringstrukturen, sowie die zu Grunde liegende Mathematik stellen die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Science vor.

„Übt man Kraft von oben auf einen Materialblock aus, dann deformiert sich dieser in unterschiedlicher Weise. Er kann sich ausbuchten, zusammenstauchen oder...

Im Focus: Proton-Rekord: Magnetisches Moment mit höchster Genauigkeit gemessen

Hochpräzise Messung des g-Faktors elf Mal genauer als bisher – Ergebnisse zeigen große Übereinstimmung zwischen Protonen und Antiprotonen

Das magnetische Moment eines einzelnen Protons ist unvorstellbar klein, aber es kann dennoch gemessen werden. Vor über zehn Jahren wurde für diese Messung der...

Im Focus: New proton record: Researchers measure magnetic moment with greatest possible precision

High-precision measurement of the g-factor eleven times more precise than before / Results indicate a strong similarity between protons and antiprotons

The magnetic moment of an individual proton is inconceivably small, but can still be quantified. The basis for undertaking this measurement was laid over ten...

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungen

Forschungsschwerpunkt „Smarte Systeme für Mensch und Maschine“ gegründet

24.11.2017 | Veranstaltungen

Schonender Hüftgelenkersatz bei jungen Patienten - Schlüssellochchirurgie und weniger Abrieb

24.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Maschinen über die eigene Handfläche steuern: Nachwuchspreis für Medieninformatik-Student

24.11.2017 | Förderungen Preise

Treibjagd in der Petrischale

24.11.2017 | Biowissenschaften Chemie