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 Ein ultraschnelles Mikroskop für die Quantenwelt
24.01.2020 | Max-Planck-Institut für Festkörperforschung

nachricht Solar Orbiter: Generalprobe für das Doppelteleskop PHI
22.01.2020 | Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung

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: Ein ultraschnelles Mikroskop für die Quantenwelt

Was in winzigen elektronischen Bauteilen oder in Molekülen geschieht, lässt sich nun auf einige 100 Attosekunden und ein Atom genau filmen

Wie Bauteile für künftige Computer arbeiten, lässt sich jetzt gewissermaßen in HD-Qualität filmen. Manish Garg und Klaus Kern, die am Max-Planck-Institut für...

Im Focus: Integrierte Mikrochips für elektronische Haut

Forscher aus Dresden und Osaka präsentieren das erste vollintegrierte Bauelement aus Magnetsensoren und organischer Elektronik und schaffen eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung von elektronischer Haut.

Die menschliche Haut ist faszinierend und hat viele Funktionen. Eine davon ist der Tastsinn, bei dem vielfältige Informationen aus der Umgebung verarbeitet...

Im Focus: Dresdner Forscher entdecken Mechanismus bei aggressivem Krebs

Enzym blockiert Wächterfunktion gegen unkontrollierte Zellteilung

Wissenschaftler des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden im Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC) haben gemeinsam mit einem...

Im Focus: Integrate Micro Chips for electronic Skin

Researchers from Dresden and Osaka present the first fully integrated flexible electronics made of magnetic sensors and organic circuits which opens the path towards the development of electronic skin.

Human skin is a fascinating and multifunctional organ with unique properties originating from its flexible and compliant nature. It allows for interfacing with...

Im Focus: Dresden researchers discover resistance mechanism in aggressive cancer

Protease blocks guardian function against uncontrolled cell division

Researchers of the Carl Gustav Carus University Hospital Dresden at the National Center for Tumor Diseases Dresden (NCT/UCC), together with an international...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

HDT-Tagung: Sensortechnologien im Automobil

24.01.2020 | Veranstaltungen

Tagung befasst sich mit der Zukunft der Mobilität

22.01.2020 | Veranstaltungen

ENERGIE – Wende. Wandel. Wissen.

22.01.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Minutiöse Einblicke in das zelluläre Geschehen

24.01.2020 | Biowissenschaften Chemie

HDT-Tagung: Sensortechnologien im Automobil

24.01.2020 | Veranstaltungsnachrichten

Ein ultraschnelles Mikroskop für die Quantenwelt

24.01.2020 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics