An der LMU in München ist es Forschenden erstmals gelungen, Daten über ein verschränktes Atom zu übertragen. Das sogenannte Quanteninternet rückt damit ein Stück näher.
In welche Richtung entwickeln sich Computer? Dieser Frage gehen unzählige Forschende nach. Seit der Erfindung des modernen Computers hat sich kaum etwas an dem eigentlichen Konzept verändert. Je nachdem, ob gerade Spannung anliegt, wird der Befehl als 0 (aus) oder 1 (an) interpretiert. Darauf basieren dann alle Rechenoperationen.
Doch wie lässt sich dieses Konzept überhaupt weiterentwickeln? Die Lösung liegt in Quantencomputern. Die Funktionsweise komplett zu erklären, würde diesen Artikel sprengen. Wichtig ist aber, dass Quantencomputer künftig über kleine Teilchen wie etwa Atome kommunizieren. Wenn zwei Teilchen eine Verbindung aufbauen, dann bezeichnet man dies als verschränkt.
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In München wird das Quanteninternet Realität
An der Ludwigs Maximilian Universität ist in Zusammenarbeit mit der Universität des Saarlandes nun erstmals so eine Verschränkung über mehrere Kilometer gelungen. Dazu wurden zwei optisch gefangene Rubidiumatome verwendet. Zwei Labore auf dem Campusgelände beherbergten jeweils eines dieser Atome.
Über ein Glasfaserkabel unterhalb des Geschwister-Scholl Platzes passierte dann die Datenübertragung. Ein Quantennetzwerk besteht dabei aus vielen einzelnen Knotenpunkten, den Quantenspeichern. Hierfür kommen Ionen, Kristallgitter oder die hier verwendeten Atome zum Einsatz.
Die Knoten können über Lichtteilchen Informationen empfangen, speichern und versenden. Normalerweise passiert das durch Infrarotwellen, die bei einem Glasfaserkabel schnell verloren gehen. Durch die Erhöhung der Wellenlänge begegneten die Forscher diesem Problem, soll heißen, dass die Informationen durch ein Glasfaserkabel fließen konnten.
Quanten-Rekord: Kommunikation via Glasfaser
Bei der Übertragung erreichte man dadurch eine ähnliche Kommunikation wie bei Telekommunikationsnetzen. Die Effizienz ist zwar noch verbesserungswürdig, erreicht aber schon Rekordwerte von etwa 57 Prozent. Und so passiert die Übertragung: Ein Laserstrahl regt Atome an, sodass diese spontan in ihren Grundzustand verfallen und jeweils ein Photon (einen Lichtimpuls) aussenden.
Dieses reist durch das Glasfaserkabel und wird von dem Atom auf der anderen Seite empfangen und interpretiert. Im Resultat entsteht also eine Kommunikation, die Stand heute sicher vor Angriffen von außen ist und ein sicheres Kommunikationsmedium bietet.
Dass das viele Vor- und Nachteile bringt, sollte klar sein. Dennoch zeigt der Ansatz eindrucksvoll, wie komplex die Materie ist. Bisher legten Informationen eine Strecke von 33 Kilometern zurück. Bis wir bei einer internationalen Übertragung sind, wird es wohl noch etwas dauern.
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