Physiker realisieren einen Langzeitspeicher für die Quantenkommunikation

Die Quantenkommunikation ermöglicht im Gegensatz zum heutigen Internet die Übermittlung von vertraulichen Daten wie Überweisungen oder Kreditkartennummern mit absoluter Sicherheit. Will man diese mithilfe der Quantenmechanik verschlüsselten Daten über große Entfernungen übertragen, muss man der unvermeidbaren Abschwächung des übermittelten Signals entgegenwirken.

Deswegen werden zur Herstellung einer Verbindung Zwischenstationen, sogenannte Quanten-Repeater, benötigt, die einen speziellen Speicher besitzen. Die bisher mögliche Speicherzeit begrenzte die Kommunikationsdistanz auf wenige Kilometer. Mit ihrer Arbeit haben die Physiker um Prof. Jian-Wei Pan diesen Quantenspeicher verbessert, so dass damit „abhörsichere“ Verbindungen über hunderte von Kilometern erreicht werden können.

In der neuesten Ausgabe des renommierten Wissenschaftsjournals Nature Physics vom 7. Dezember 2008 berichten Pan und seine Kollegen über einen Quantenspeicher mit einem lasergekühlten Metallgas für einzelne Lichtteilchen, die Photonen. Deren Quantenzustände können nun erstmals im Millisekundenbereich gespeichert werden. Die Verbesserung wurde erzielt nach Untersuchung der Ursachen des „Informationsverlustes“ während der Speicherung und der Reduzierung der Einflüsse von äußeren Streumagnetfeldern und Bewegungen der Atome im Innern des Quantenspeichers.

Die Wissenschaftler erwarten, dass durch die weitere Verbesserung ihres Speichers in den kommenden Jahren die maximalen Übertragungsdistanzen so weit gesteigert werden, dass ein sicheres Kommunikationsnetz mit Quantenrepeatern für ganz Europa möglich wird.

Originalreferenz:
A millisecond quantum memory for scalable quantum networks
Bo Zhao, Yu-Ao Chen, Xiao-Hui Bao, Thorsten Strassel, Chih-Sung Chuu, Xian-Min Jin, Jörg Schmiedmayer, Zhen-Sheng Yuan, Shuai Chen, and Jian-Wei Pan

Nature Physics (AOP) DOI: 10.1038/NPHYS1153

Kontakt:
Jian-Wei Pan
jian-wei.pan@physi.uni-heidelberg.de
Thorsten Straßel
strassel@physi.uni-heidelberg.de
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