Rekord aufgestellt

Forscher “beamen” Information 143 km weit

06.09.2012 10:41

Ein Forscherteam um den Wiener Experimentalphysiker Anton Zeilinger hat einen neuen Entfernungsweltrekord in der sogenannten Quantenteleportation aufgestellt. Dabei gelang es den Wissenschaftlern erstmals, den Quantenzustand eines Lichtteilchens über eine Distanz von 143 Kilometern von der kanarischen Insel La Palma nach Teneriffa zu "beamen".

Eine weltweite satellitenbasierte Quantenkommunikation rücke nun einen entscheidenden Schritt näher, so die Forscher, die mit der aktuellen Teleportation einen gerade erst wenige Monate alten chinesischen Rekord von 97 Kilometern überboten haben. "Wir konnten damit die technologische Machbarkeit für ein globales Quanten-Internet zeigen", betonte der stellvertretende Direktor des Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (kurz IQOQI), Rupert Ursin, im Gespräch. Für das Teleportieren ("Beamen") von Gegenständen oder gar Lebewesen, wie in der TV-Serie "Raumschiff Enterprise", ist die Technik allerdings nicht geeignet.

Schon vor fünf Jahren haben die Wiener Physiker erstmals gezeigt, dass das quantenphysikalische Phänomen der Verschränkung - von Albert Einstein "spukhafte Fernwirkung" genannt - selbst über eine Strecke von mehr als 140 Kilometern nachweisbar bleibt. Sie schickten dazu verschränkte Photonen von einem astronomischen Observatorium auf La Palma zu einer Empfangsstation auf der Nachbarinsel Teneriffa (Bilder 2 und 3).

Zwei verschränkte Teilchen, im konkreten Fall zwei Photonen, bleiben über beliebige Distanzen wie von Zauberhand miteinander verbunden. Könnte man zwei Spielwürfel verschränken, wüsste man bis zur Messung nicht, welche Augenzahl sie zeigen. Nach der Messung würde aber mit Sicherheit bei beiden die gleiche - zufällige - Seite nach oben zeigen.

"Technologisch ein gewaltiger Schritt"
"Wir haben mit dem damaligen Experiment gezeigt, dass wir grundsätzlich fähig sind, Verschränkung über diese große Distanz zu verteilen, nun ist es uns tatsächlich gelungen, diese zu nutzen und Quanten-Information zu übertragen", so Ursin. In der Praxis ist das allerdings gar nicht so einfach, denn die Quantenzustände sind äußerst empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen. Und diese sind groß, wenn die Photonen, die "Träger" der Quantenzustände, den Weg durch die turbulente Atmosphäre nehmen müssen.

Die gelungene Übertragung sei "technologisch ein gewaltiger Schritt", so der Wissenschaftler. So haben die Physiker für das Experiment vor fünf Jahren das gesamte notwendige Equipment noch in einigen Koffern mitgenommen, "dieses Mal haben wir eine Tonne Material auf die Kanarischen Inseln geschickt".

Auf dem Weg zum Quanteninternet
"Unser Experiment zeigt, wie reif Quantentechnologien heutzutage sind und wie nützlich sie für praktische Anwendungen sein können", so Zeilinger in einer Aussendung der Uni Wien. Laut Ursin bedeutet die Arbeit einen "fundamentalen Schritt für ein Quanteninternet". Als nächsten notwendigen Schritt für Quantenkommunikation auf einer globalen Skala wollen die Forscher satellitenbasierte Quanten-Teleportation realisieren. Dazu müssen Quanteninformationen zwischen Erde und Satellit bzw. zwischen Satelliten übertragen werden.

Vor zwei Jahren hat Zeilinger dafür ein Kooperationsabkommen mit der Chinesischen Akademie der Wissenschaften über Quantenkommunikation im Weltraum unterzeichnet. Ziel ist es, bis 2016 einen ersten Satelliten mit einer Quelle für verschränkte Photonen zu starten. Laut Ursin treiben die Chinesen das Projekt voran, in Österreich sei die nationale Finanzierung dafür allerdings noch nicht ganz gesichert.