Physik unter PalmenForscher beamen 143 Kilometer weit
Österreichischen Forschern ist es gelungen, den Quantenzustand eines Lichtteilchens von La Palma auf die spanische Nachbarinsel Teneriffa zu teleportieren. Menschen wird diese Technik leider nie beamen können.
Österreichische Forscher haben Informationen über eine Rekordentfernung von 143 Kilometern «gebeamt». Die Wissenschaftler um den Wiener Physikprofessor Anton Zeilinger teleportierten den Quantenzustand eines Lichtteilchens (Photon) von der Kanareninsel La Palma zum benachbarten Teneriffa. Damit rücke eine weltweite, satellitenbasierte Quantenkommunikation einen entscheidenden Schritt näher, schreiben die Forscher im britischen Fachjournal «Nature».
Für das Teleportieren von Gegenständen oder gar Lebewesen - wie in der Kultserie «Star Trek» - ist die Technik allerdings nicht geeignet. «Unser Experiment zeigt, wie reif Quantentechnologien heutzutage sind und wie nützlich sie für praktische Anwendungen sein können», betonte Zeilinger in einer Mitteilung der Universität Wien. Ein künftiges, weltweites «Quanteninternet» könne quantenphysikalische Effekte nutzen, um die Kommunikation abhörsicherer zu machen und manche Berechnungen zu beschleunigen, meinen die Physiker.
Sie bedienten sich für ihre Experimente einer Technik namens Verschränkung. Dabei werden zwei Teilchen - in diesem Fall die Photonen - so miteinander verschmolzen, dass sie einen gemeinsamen Quantenzustand bilden. Anschliessend lassen sich diese beiden Teilchen räumlich trennen, ohne dass der gemeinsame Quantenzustand zerstört wird - sie können auch über viele hundert Kilometer miteinander verschränkt sein.
Eines der beiden «verschränkten» Lichtteilchen schickten die Physiker von La Palma nach Teneriffa. Das war ihnen 2007 bereits gelungen; damals hatten sie mit dem System jedoch noch keine Informationen übertragen. Das erreichten sie über diese Entfernung erstmals mit dem neuen Versuch.
Abhörsichere Kommunikation
Der Vorteil der Quantenteleportation liegt darin, dass sie aus physikalischen Gründen abhörsicher ist. Fängt ein Spion das verschränkte Lichtteilchen ab, geht die Verschränkung verloren - die Datenübertragung funktioniert nicht mehr. Daher erhoffen sich Forscher von der Quantenteleportation eine sicherere Kommunikation. Dazu müssen sich die verschränkten Photonen jedoch über weite Strecken störungsfrei übertragen lassen, am besten zu Satelliten. Dass dies möglich ist, haben die Wiener Forscher zusammen mit Münchner und kanadischen Kollegen nun nach eigenen Angaben gezeigt.
«In satellitenbasierten Experimenten werden die Strecken, die wir zurücklegen müssen, zwar länger sein, aber es wird weniger Atmosphäre zu durchqueren sein», erläuterte Mitautor Rupert Ursin vom Wiener Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI), dessen Direktor Zeilinger ist. Denn die störende Luft wird nach oben rasch dünner. «Wir haben nun eine grundsolide Basis für solche Experimente geschaffen.»
Anton Zerilinger erklärt anno 2000 im ZDF seine Arbeit. Quelle: YouTube/quantumsciencetv
Hier ein aktueller einstündiger Vortrag von Prof. Dr. Anton Zeilinger zum Thema «Nicht-Lokalität in der Quantenphysik. Quelle: YouTube/HubertBurdaStiftung (sda)