Lichtteilchen über eine Entfernung von 600 Meter "gebeamt"

Wiener Forscher haben Lichtteilchen 600 Meter weit von einer Seite der Donau zur anderen «gebeamt». Damit sei erstmals eine derartige Quantenteleportation unter realen Bedingungen geglückt, sagte der Leiter des Experiments, Rupert Ursin von der Universität Wien, am Mittwoch. Mit der Technik soll künftig unter anderem eine absolut abhörsichere Kommunikation möglich werden. So hatte das Wiener Team um Prof. Anton Zeilinger im April bereits eine Banküberweisung mittels Quantenkryptographie ausgeführt, die auf der Quantenteleportation aufbaut. Zeilinger war 1997 in einem Labor der Universität Innsbruck die weltweit erste Quantenteleportation geglückt.

Das britische Fachjournal «Nature», in dessen jüngster Ausgabe die Forscher über ihren Versuch berichten (Bd. 430, S. 849), wertete das neue Experiment als «Bravourstück» im Hinblick auf eine hoch effiziente Quantenteleportation außerhalb des Labors. Das Team hatte ein 800 Meter langes Glasfaserkabel in der Wiener Kanalisation unter der Donau hindurch gezogen und mit dessen Hilfe die Quantenzustände von Photonen 600 Meter weit teleportiert. «Viele hatten geglaubt, dass sich die empfindlichen Quantenzustände gar nicht unter solchen realen Bedingungen übertragen lassen», sagte Ursin.

Das Experiment ist nach Ansicht der Forscher ein Schritt zur Umsetzung eines Signalverstärkers für künftige Quanten- Kommunikationsnetzwerke. Gleichzeitig haben die Wiener Physiker die Datenrate für die Quantenteleportation verdoppelt und damit nach Ursins Worten das Maximum des heute Möglichen erreicht.

Bei der Quantenteleportation werden genau genommen nicht die Teilchen selbst, sondern nur ihre «Quantenzustände» übertragen, also Information. Dazu erzeugt der Sender zunächst einen gemeinsamen Mischzustand aus zwei «verschränkten» Teilchen und schickt eines davon etwa durch ein Glasfaserkabel zum Empfänger. Sobald der Sender das verbliebene Teilchen mit dem zu teleportierenden kombiniert, entsteht beim Empfänger simultan und ohne unmittelbare Einwirkung eine exakte Kopie des zu teleportierenden Teilchens.

Albert Einstein lehnte diesen bizarren Effekt der Quantenmechanik als «spukhafte Fernwirkung» ab. Inzwischen haben Physiker jedoch gezeigt, dass dieses Verfahren nicht nur mit Lichtteilchen möglich ist, sondern auch mit Atomen. Das Beamen komplexer Dinge oder gar von Lebewesen wird auf diese Weise nach Einschätzung der Forscher allerdings nicht möglich. Die Quantenteleportation spielt vor allem eine Rolle für künftige Kommunikationssysteme.