Microsoft und Photonic demonstrieren Quantenteleportationssystem und ebnen den Weg zum Quanteninternet

Die Teleportation als Mittel zur nahezu augenblicklichen Reise durch große Räume beschäftigt die Wissenschaft spätestens seit den ersten Star Trek-Filmen in den 1960er Jahren. Während diese Technologie auf absehbare Zeit weder für Menschen noch für größere Objekte zugänglich sein wird, machen Wissenschaftler große Fortschritte bei der Datenübertragung und beim Quantencomputer, der auf dem Prinzip der Quantenverschränkung basiert. AMD hat bereits ein Patent für einen Quantencomputer auf der Grundlage der Quantenteleportation für 2021 angemeldet. Anfang dieses Jahres haben europäische Wissenschaftler ein funktionierendes System demonstriert, und erst kürzlich haben Microsoft und Photonic das gesamte Prinzip in die Praxis umgesetzt.

Microsoft hat in Zusammenarbeit mit Photonic vor kurzem das weltweit erste "verteilte Quantenverschränkungssystem" gebaut. Das Experiment verwendet Silizium-Quantenpunkte, die mit einem Paar Wasserstoff-Qubits gekoppelt sind, die sich jeweils in einem separaten Kryostaten befinden, der durch 40 Meter Glasfaser verbunden ist.

Die Silizium-Spin-Qubit-Einheiten bestehen aus einem Wasserstoff-Qubit und einem Elektronen-Qubit, die zusammenarbeiten, um Quanteninformation durch kontrollierte Verschränkung zu erzeugen. Die Wissenschaftler haben jedes Elektronen-Qubit mit zwei Lasern angeregt, die dann gleichzeitig Photonen in einen Strahlteiler mit einem Detektor für jeden Strahl freisetzen. Der Spin der Elektronen wird umgekehrt und die resultierenden Strahlen werden verwendet, um die Elektronen-Qubits im Strahlteiler zu verschränken. Jedes Elektronen-Qubit ist dann mit dem gepaarten Wasserstoff-Qubit verschränkt, und mit jeder Qubit-Einheit können logische Operationen durchgeführt werden, wobei die Quantenzustandsinformation von einem Paar zum anderen teleportiert wird.

Auf diese Weise wird eine verteilte Quantenverschränkung erreicht, die den Weg zu einem Quantennetzwerk ebnet, das die Datenübertragung, die Verschlüsselung und schließlich den Zugang zu Rechenleistung über große Entfernungen erleichtert. Natürlich wird es das klassische Internet nicht ersetzen, aber es könnte eine zusätzliche Übertragungsschicht sein, die mehr Möglichkeiten bietet.