Forschern gelingt erstmals
dreidimensionale Quanten-Teleportation
Forschern gelingt erstmals dreidimensionale
Quanten-Teleportation
Die Übertragung komplexer hochdimensionaler
Quantenzustände gilt als wichtiger Schritt zu neuen Quantentechnologien
Das Experiment lässt sich beliebig erweitern,
die Realisierung ist nur mehr eine technische Frage, so die Forscher.
Illustration: ÖAW/Harald Ritsch
Wien – Mit Hilfe verschränkter Teilchen
Quanteninformation selbst über große Distanzen zu übertragen, ist heute
bereits Standard in quantenphysikalischen Experimenten. Dabei wird
derzeit aber immer nur Information mit zwei Werten übertragen. Wiener
Physikern ist nun erstmals die Teleportation komplexerer Zustände mit
drei Werten gelungen, berichten sie im Fachjournal "Physical Review
Letters".
Das Phänomen der Verschränkung ist eine
charakteristische Eigenschaft der Quantenmechanik. Dabei bleiben zwei
oder mehrere Teilchen auf scheinbar paradoxe Weise auch über große
Distanzen miteinander verbunden. Dies erlaubt ihnen scheinbar, einander
ohne Zeitverzögerung zu beeinflussen.
Könnte man etwa zwei Münzen verschränken,
hätte das bei einem Münzwurf folgende Auswirkungen: Sobald man bei einer
Münze nachschaut und Kopf sieht, liegt augenblicklich auch bei der
anderen Münze Kopf oben – auch wenn diese beliebig weit entfernt ist.
Verschränkte Photonen
Eine Münze bieten nur die Möglichkeiten Kopf
oder Zahl, es würde sich dabei um eine zweidimensionale Verschränkung
handeln. Könnte man Spielwürfel verschränken, wäre es eine
sechsdimensionale Verschränkung, gibt es doch sechs Möglichkeiten.
Im Herbst vergangenen Jahres schaffen es die
Physiker um Manuel Erhard und Anton Zeilinger von der Universität Wien
und dem Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der
Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW), erstmals drei
Lichtteilchen (Photonen) dreidimensional miteinander zu verschränken.
Nun ist es den Wiener Physikern gemeinsam mit
chinesischen Kollegen gelungen, dreidimensionale Quantenzustände zu
teleportieren. So einen Drei-Ebenen-Zustand bezeichnen die
Wissenschafter als "Qutrit", das die Werte "0", "1" und "2" annehmen
kann. Bisher war nur die Übertragung von "Qubits", also
Zwei-Ebenen-Zuständen, möglich, mit den Werten "0" und "1". Anders als
in der herkömmlichen Computertechnik sind diese Werte in der Quantenwelt
aber keine Frage von "entweder-oder". Ein Teilchen kann eine Art
Schwebezustand zwischen diesen Werten einnehmen, also gleichzeitig die
Werte "0", "1" und "2" annehmen. Die Physiker nennen das
"Superposition".
Dreidimensionale Übertragung
Dass eine mehrdimensionale Teleportation
machbar ist, wusste man theoretisch schon seit den 1990er-Jahren. Für
die Realisierung mussten Erhard und sein Team aber erst die Technologie
entwickeln. Konkret haben die Physiker die drei Dimensionen mit drei
Glasfasern (Lichtleiter) dargestellt, die die drei Werte "0", "1" und
"2" repräsentieren. Ein Photon kann also im Lichtleiter "0", "1" oder
"2" sein, "in einem quantenmechanischen Zustand kann es sich aber in
allen drei Glasfasern gleichzeitig befinden", erklärte Erhard.
https://www.derstandard.at/story/2000107558632/forschern-gelingt-erstmals-dreidimensionale-quanten-teleportation
