Quantennetzwerke: Photonenmessung mit intaktem Partikel möglich

AbstractParticle

Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik haben eine Methode entwickelt, mit deren Hilfe die Messung von Photonen möglich ist, ohne diese im Prozess zu zerstören. Die Erfindung lässt die vom Photon getragene Information intakt und könnte wegweisend für zukünftige Experimente mit Quantennetzwerken sein.

Das Photon dient im Quantennetzwerk als Qubit, ein System mit zwei Zuständen, die gleichzeitig existieren. Normalerweise wird ein Photon mit einem Sensor gemessen. Dabei wird die Energie des Lichtpartikels absorbiert und das Teilchen zerstört. In einer Konstruktion mit zwei Spiegeln und einem dazwischen arretierten Atom haben die Wissenschaftler eine Art Box entwickelt, in der der Durchgang des Photons registriert wird, ohne dass man dabei seinen Zustand festlegt oder das Teilchen zerstört. Das bedeutet, dass die auf dem Photon getragene Information nicht verändert wird, weil das Messverfahren dem Partikel nach Passieren des Sensors immer noch zwei Quantenstadien offen lässt.

Phillip Grangier vom Institut für Optik in Palaiseau sagte gegenüber Nature, diese Technik könne Teil eines Quantenrepeaters werden. Der wäre ein Schlüsselelement für ein mögliches „Quanten-Internet“, ein Netzwerk, das im Moment nur als Vision existiert, gegenüber herkömmlichen Datenübertragungsmethoden aber den Vorteil einer sicheren Informationsverschlüsselung hätte. In jedem Fall ist die Möglichkeit, ein Photon zu registrieren, ohne die darauf befindliche Information zu verändern, ein wichtiger Schritt für die Arbeit mit Informationsübertragung durch Quantenteilchen.

[Science Magazine], via [Nature]

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