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Teleportation im Praxistest : Lichtquanten spuken in Calgary und Heifei

Quanten spuken nun auch in städtischen Glasfasernetzen. Bild: dpa

Einstein spukt in China und in Kanada: Chinesische und amerikanische Physiker übertragen die Quantenzustände von Photonen über Distanzen von einigen Kilometern durch städtische Glasfasernetze. Wird „Beamen“ bald alltagstauglich?

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          Die lichtschnelle Übertragung von Quanteneigenschaften von einem Objekt auf ein anderes - die Teleportation („Beamen“) - könnte bald den Weg in die Anwendung finden. Chinesische und amerikanische Forscher haben unabhängig voneinander demonstriert, dass es möglich ist, Lichtquanten innerhalb von großstädtischen Glasfasernetzen zu teleportieren und dabei Distanzen von mehreren Kilometern zu überbrücken. Die Arbeiten, beide in der Online-Ausgabe von „Nature Photonics“ erschienen, sind wichtige Voraussetzungen für den Aufbau eines ausgedehnten Quanteninternets. In einem solchen Netz werden Daten, die man etwa in den Schwingungszuständen von Lichtteilchen codiert, abhörsicher von einem Knoten zu einem anderen übermittelt.

          Beamen mit roten Lichtpulsen

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Während Jian-Wei Pan von der University of Science and Technology of China  in Schanghai und seine Kollegen Photonen über eine Entfernung von 15 Kilometern in der Innenstadt von Hefei teleportiert haben, übertrugen die Forscher um Wolfgang Tittel von der University of Calgary die Quanteneigenschaften von Photonen in Calgary City über eine Distanz von elf Kilometern.

          Dass es sogar möglich ist, Quantenzustände durch die Luft über Distanzen von hundert Kilometern und weiter zu beamen haben Jian-Wei Pan und seine Kollegen sowie die Forscher um Anton Zeilinger von der Universität Wien In bahnbrechenden Freilandversuchen vor einigen Jahren eindrucksvoll demonstriert. Allerdings waren die Übertragungsraten eher gering. Störungen durch Restlicht und Luftturbulenzen bedurften aufwendiger Korrektursysteme. Hier hat die Übertragung über ein Gasfasernetz Vorteile.

          Dass man Lichtquanten durch kommerzielles Glasfasernetz  viele Kilometer weit schicken kann, haben Forscher um Nicolas Gisin  von der Universität Genf immer wieder gezeigt. So haben sie verschlüsselte Botschaften in Form einzelner Lichtteilchen von einem Sender in Genf zu einem Empfänger in Lausanne übermitteln können. Die Städte liegen 67 Kilometer weit voneinander entfernt. 

          Dem Lauscher keine Chance

          Ein weiteres Novum der jüngsten Experimente: Sowohl die chinesische,  als auch die amerikanische Gruppe verwendete für ihre Experimente Lichtquanten mit einer in der Telekommunikation gebräuchlichen Wellenlänge von 1,5 Mikrometer. Für die Teleportation nutzten sowohl die Forscher um Tittel als auch Pan und seine Kollegen ein erprobtes Verfahren, das auf einer Eigenart der Quantenphysik beruht - die Verschränkung. In diesem Zustand zeigen zwei Lichtteilchen stets ein perfekt abgestimmtes Verhalten, unabhängig davon, wie weit sie voneinander entfernt sind.

          Dadurch sind Paare verschränkter Teilchen die idealen Vermittler für zu teleportierende Quantenzustände. Für die Übertragung geheimer Nachrichten ist die Quantenteleportation für viele Physiker das ideale Verfahren, Die übertragenen Informationen wären vor unerwünschten Lauschern sicher, denn sie verschwinden am Ort des Senders und tauchen erst am Ort des Empfängers wieder auf. Zwischendurch existieren sie nicht.

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