11.01.2006 · Kristalle aus Indium-Arsenid können verschränkte Photonen liefern, haben britische Physiker entdeckt. Mit den korrelierten Lichtteilchen läßt sich ein absolut abhörsicherer Schlüssel erzeugen.
Mit winzigen Halbleiterkristallen aus Indium-Arsenid lassen sich Paare von verschränkten Photonen - Lichtquanten, die sich stets wie ein einheitliches Quantensystem verhalten - effizient erzeugen.
Die Technik, die Forscher von der University of Cambridge (England) ersonnen haben, dürfte auf großes Interesse in der Quantenkommunikation und Quantenkryptographie stoßen, ließe sich damit eine kompakte Lichtquelle für verschränkte Photonen zur abhörsicheren Übertragung von Informationen bauen. Üblicherweise ist zur Herstellung korrelierter Lichtquanten ein recht großer experimenteller Aufwand erforderlich, was ihre Anwendung bislang erschwert. Dieses Hindernis scheinen nun Andrew Shields und seine Kollegen überwunden zu haben, wie sie in der heutigen Ausgabe der Zeitschrift "Nature" berichten.
Lauscher würde sich verraten
Herzstück ihres Verfahrens sind sogenannte Quantenpunkte aus Indium-Arsenid. Dabei handelt es sich um nanometergroße Kristalle, in denen Ladungsträger nur diskrete Zustände annehmen können. Werden die Quantenpunkte mit kurzen Laserpulsen bestrahlt, entstehen im Gallium-Arsenid frei bewegliche Elektronen und positiv geladenen Löcher. Treffen einige der Elektronen und Löcher wieder aufeinander, werden Photonen freigesetzt.
Als die Forscher die Quantenpunkte einem starken Magnetfeld aussetzten, entstanden viele Paare von roten Photonen, die einen hohen Grad an Verschränkung aufwiesen. Wurde der Polarisationszustand des einen Teilchens ermittelt, lag augenblicklich auch die Schwingungsrichtung des Partners fest, ganz gleich, wie weit die beiden Photonen voneinander entfernt waren. Mit den korrelierten Photonen läßt sich ein absolut abhörsicherer Schlüssel schaffen. Ein Lauscher, der eines der Photonen anzapfte, würde sich sofort verraten, da er durch das Abhören eine Messung ausführte.
