Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantenphysik: Langstrecken-Kommunikation im Quantennetz

09.07.2012
Die Übertragung von Quanteninformationen über lange Strecken ist eine der größten Schwierigkeiten beim Aufbau Quantenphysik-basierter Kommunikationsnetzwerke. Physiker sind der Lösung des Problems nun einen entscheidenden Schritt näher gekommen.

Grundlage für die Übertragung von Quanteninformationen ist die sogenannte Verschränkung, die Übertragung also des quantenphysikalischen Zustandes eines Photons (Lichtteilchen) auf ein anderes. Das Ergebnis ist eine geisterhaft anmutende Synchronisation:

Zwei Photonen können beispielsweise so miteinander verschränkt werden, dass ihre Polarisation - die Schwingungsebene ihrer Lichtwelle - nicht festgelegt ist. Trotzdem: Misst man anschließend die Polarisation des einen Teilchens, stimmt sie mit derjenigen seines Partner-Photons überein - auch wenn dieses kilometerweit entfernt ist.

Für ein ausgedehntes Kommunikationsnetzwerk müsste die Verschränkung allerdings über weite Strecken möglich sein - und bisher war eine Entfernung von etwa 140 Kilometern das Maximum, weil ein zu großer Teil der übertragenden Photonen absorbiert wird. Einem Team um den LMU-Physiker Julian Hoffmann ist nun gemeinsam mit Forschern des MPI für Quantenoptik ein entscheidender Fortschritt gelungen: Sie verschränkten zwei Rubidium-Atome über eine Entfernung von 20 Metern hinweg, und zwar so, dass sie ein Signal erhielten, wenn dieser Vorgang erfolgreich war.

Verschränkte Ketten übertragen Information

Das Signal erleichtert, viele Systeme von der Art des jetzt entwickelten wie die Glieder einer Kette hintereinanderzuschalten. „Ohne das Signal müsste beim Aufbau einer Kette ein viel aufwendigeres Verschränkungsverfahren angewendet werden“, sagt Harald Weinfurter, Wissenschaftler der LMU und des MPI für Quantenoptik. Mit der Methode, die die Physiker präsentieren, haben sie die Basis für einen so genannten Quantenrepeater geschaffen: Dies ist eine Art Relaisstation, die es ermöglichen könnte, die Abschwächung des Signals zu verhindern und Quanteninformationen über deutlich längere Strecken zu versenden.

Die „spukhafte Fernwirkung“, mit der Albert Einstein die Verschränkung verglich, lässt sich auch nutzen, um abhörsichere Kommunikationskanäle zu verwirklichen: Ein Lauschangriff zerstört die Verschränkung, wodurch zwangsläufig die Übereinstimmung von Messergebnissen bei Sender und Empfänger erkennbar abnimmt - der Traum einer praxistauglichen Quantenverschlüsselung über große Entfernungen rückt mit den neuen Ergebnissen ein Stück weit näher.

(Science vom 6.7.) MPI/göd

Kontakt:
Dr. Markus Weber
Ludwig-Maximilians-Universität München
Telefon: +49 89 2180-2045
E-Mail: markusweber@lmu.de
Dr. Wenjamin Rosenfeld
Max-Planck-Institut für Quantenoptik
Telefon: +49 89 2180-2045
E-Mail: wenjamin.rosenfeld@lmu.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://xqp.physik.uni-muenchen.de/research/atom_photon/index.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Seltsames Verhalten eines Sterns offenbart Schwarzes Loch, das sich in riesigem Sternhaufen verbirgt
17.01.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien
17.01.2018 | Universität des Saarlandes

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: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - März 2018

17.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

18.01.2018 | Informationstechnologie

Optimierter Einsatz magnetischer Bauteile - Seminar „Magnettechnik Magnetwerkstoffe“

18.01.2018 | Seminare Workshops

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten