Licht als Datenträger

Forschern gelingt Rekord beim Beamen

+
Die Lichtteilchen verschickten Physiker von La Palma nach Teneriffa.

Wien - Kein Science-Fiction: Forscher „beamen“ Informationen über eine große Distanz. Das könnte in Zukunft eine abhörsichere Kommunikation ermöglichen. Der Transport von Menschen – wie in der Kultserie „Raumschiff Enterprise“ – funktioniert mit dieser Technik aber nicht.

Österreichische Forscher haben Informationen über eine Rekordentfernung von 143 Kilometern „gebeamt“. Die Wissenschaftler um den Wiener Physikprofessor Anton Zeilinger teleportierten den Quantenzustand eines Lichtteilchens (Photon) von der Kanareninsel La Palma zum benachbarten Teneriffa. Damit rücke eine weltweite, satellitenbasierte Quantenkommunikation einen entscheidenden Schritt näher, schreiben die Forscher im britischen Fachjournal „Nature“. Für das Teleportieren von Gegenständen oder gar Lebewesen ist die Technik nicht geeignet.

„Unser Experiment zeigt, wie reif Quantentechnologien heutzutage sind und wie nützlich sie für praktische Anwendungen sein können“, betonte Zeilinger in einer Mitteilung der Universität Wien. Ein künftiges, weltweites „Quanteninternet“ könne quantenphysikalische Effekte nutzen, um die Kommunikation abhörsicherer zu machen und manche Berechnungen zu beschleunigen, meinen die Physiker.

Sie bedienten sich für ihre Experimente einer Technik namens Verschränkung. Dabei werden zwei Teilchen - in diesem Fall die Photonen - so miteinander verschmolzen, dass sie einen gemeinsamen Quantenzustand bilden. Anschließend lassen sich diese beiden Teilchen räumlich trennen, ohne dass der gemeinsame Quantenzustand zerstört wird - sie können auch über viele hundert Kilometer miteinander verschränkt sein.

Eines der beiden „verschränkten“ Lichtteilchen schickten die Physiker von La Palma nach Teneriffa. Das war ihnen 2007 bereits gelungen; damals hatten sie mit dem System jedoch noch keine Informationen übertragen. Das erreichten sie über diese Entfernung erstmals mit dem neuen Versuch.

Und das geht so: Das beim Sender verbliebene Photon des verschränkten Systems wird mit einem weiteren, dritten Lichtteilchen verschränkt. Dessen Quantenzustand ist die Information, die übertragen werden soll. Bei der Verschränkung löst sich der Quantenzustand des dritten Photons auf, wird aber zugleich auf das entfernte Lichtteilchen auf Teneriffa übertragen, das noch immer mit seinem Partner auf La Palma verschränkt war. Das entfernte Lichtteilchen wird damit zu einer exakten Kopie des dritten, informationstragenden Photons.

Der Vorteil der Quantenteleportation liegt darin, dass sie aus physikalischen Gründen abhörsicher ist. Fängt ein Spion das verschränkte Lichtteilchen ab, geht die Verschränkung verloren - die Datenübertragung funktioniert nicht mehr. Daher erhoffen sich Forscher von der Quantenteleportation eine sicherere Kommunikation. Dazu müssen sich die verschränkten Photonen jedoch über weite Strecken störungsfrei übertragen lassen, am besten zu Satelliten. Dass dies möglich ist, haben die Wiener Forscher zusammen mit Münchner und kanadischen Kollegen nun nach eigenen Angaben gezeigt.

„In satellitenbasierten Experimenten werden die Strecken, die wir zurücklegen müssen, zwar länger sein, aber es wird weniger Atmosphäre zu durchqueren sein“, erläuterte Ko-Autor Rupert Ursin vom Wiener Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI), dessen Direktor Zeilinger ist. Denn die störende Luft wird nach oben rasch dünner. „Wir haben nun eine grundsolide Basis für solche Experimente geschaffen.“

dpa

Kommentare