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 Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Fighting drug resistant tuberculosis – InfectoGnostics meets MYCO-NET² partners in Peru

28.04.2017 | Event News

Expert meeting “Health Business Connect” will connect international medical technology companies

20.04.2017 | Event News

Wenn der Computer das Gehirn austrickst

18.04.2017 | Event News

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie