Weltall als Labor

Zeilinger schickt Photonen in den Weltraum

(Bild: APA-FOTO: Markus Leodolter)

Der Experimentalphysiker Anton Zeilinger von der Uni Wien hat sein Ziel erreicht, künftig das ganze Weltall als Labor nutzen zu können. Gemeinsam mit italienischen Kollegen gelang es seinem Team, einzelne Lichtteilchen (Photonen) ins All zu senden und - reflektiert an einem Satelliten - wieder zurückzubekommen. Nun steht Experimenten etwa auch mit verschränkten Photonen nichts mehr im Wege.

Das quantenphysikalische Phänomen der Verschränkung steht immer wieder im Mittelpunkt von Zeilingers Experimenten mit Photonen. Bei dieser "spukhaften Fernwirkung", wie Albert Einstein diesen Effekt bezeichnet hat, bleiben beispielsweise zwei Lichtteilchen über theoretisch beliebige Distanzen wie durch Zauberhand miteinander verbunden. Bestimmt man etwa die Polarisation (Schwingungsebene des Lichts) des einen Teilchens, kennt man augenblicklich auch den Zustand des anderen Teilchens.

Eingesetzt wird die Verschränkung etwa zur Quantenkryptografie, bei der Daten absolut abhörsicher übertragen werden können. Die Wissenschafter basteln aber auch an eigenen Quantencomputer, die auf den seltsamen Phänomenen der Quantenwelt aufbauen und jedenfalls in speziellen Einsatzgebieten ungeahnte Möglichkeiten bieten sollen. Verschränkte Photonen sind mögliche Kandidaten für den Ersatz von herkömmlichen Bits und Bytes.

Experimente kontinuierlich ausgedehnt
Die Distanzen für seine Experimente zur Quantenkommunikation konnte Zeilinger in den vergangenen Jahren kontinuierlich ausdehnen. Nach erfolgreichen Übertragungen von sogenannten verschränkten Photonen durch die Wiener Nachtluft im Jahr 2004 ging es auf die Kanarischen Inseln, 144 Kilometern zwischen La Palma nach Teneriffa konnten überwunden werden.

Schon seit längerem peilt Zeilinger das Weltall als Experimentierlabor an. Im luftleeren Raum sausen die Teilchen praktisch ungestört dahin. So könnte etwa überprüft werden, ob die Verschränkung - wie von der Theorie vorhergesagt - auch praktisch auf beliebigen Distanzen aufrecht bleibt.

Für die nun geglückten Versuche wurden vom Matera Laser Ranging Observatory in Süditalien einzelne Photonen eines Lasers zu dem japanischen Satelliten "Ajisai" in einer Höhe von etwa 1.500 Kilometern geschickt, dort reflektiert und wieder im Observatorium aufgefangen.