Quanten-Internet per Glasfaser eingerichtet: Schritt zur praktischer Nutzung von Quantencomputern

Quantencomputer sind schon einige gebaut worden. Sie haben Berechnungen durchgeführt und sollen dabei bereits Faszinierendes kalkuliert haben.

Auch wenn es durchaus kritische Stimmen gibt, die Quantencomputern einen praktischen Nutzen absprechen oder zumindest den Aufwand an Zeit und Ressourcen für ihre Erforschung infrage stellen, ist die Theorie vielversprechend.

Einige hundert Qubits würden genügen, um moderne Prozessoren mit Milliarden Transistoren zu überflügeln. Das liegt an den Quantenverschränkungen, die sich zwischen den Qubits bilden. Diese höheren Ebenen aus zwei, drei oder mehr Qubits potenzieren die Leistungsfähigkeit - wie die sich verknüpfenden Neuronen im menschlichen Gehirn.

Diese Informationen, basierend auf Quantenverschränkungen lassen sich aber kaum extrahieren und erst recht nicht speichern oder übertragen, was am Ende auf dasselbe hinausläuft. Wobei auch Photon miteinander interagieren.

Das bedeutet, dass zwei Photonen in einem Bündel mehr Informationen in sich tragen als die beiden einzeln für sich genommen und addiert. Größer als die Summe der einzelnen Teile, wenn man so will.

Dieser komplizierte Akt der Übertragung und Speicherung von Photonen ist nun in Zusammenarbeit einer Reihe europäischer Universitäten gelungen, genau gesagt zwei britischen und zwei deutschen Universitäten in London, Southampton, Stuttgart und Würzburg.

Die Forschenden konnten Sender und Empfänger quantenverschränkter Partikel konstruieren. Vor allem die Übertragung und anschließende Speichern hat bisher große Probleme bereitet. In der Studie ist von annähernd fünf Jahren Forschung die Rede.

Neu entwickelt werden musste das System, weil bestehende Übertragungen auf ein möglichst breites Lichtspektrum setzen, damit die Photonen nicht interferieren. Aber genau dies muss beim quantenverschränkten Netzwerk eintreten.

Die Lösung ist ein "Quantum Dot", ein Bündel nicht verschränkter Photonen, die ein Quanten-Speicher-System passieren. Zur Speicherung der Photonen und ihrer dann aufgenommenen Informationen dient eine Schaltung aus Rubidium-Atomen.

So aufwendig wie diese Konstruktion ist, für die Übermittlung der Photonen selbst eignen sich Glasfaserkabel, wie sie bei vielen Internetanschlüssen zum Einsatz kommen. Mit knapp 1.500 Nanometern Wellenlänge, außerhalb des sichtbaren Bereichs, liegen die Quantum Dots im Standard-Frequenzband.

Zumindest Quanten-Netzwerke könnten damit realisiert werden, auch wenn sich die Erfolge beim Speichern zurzeit noch auf wenige Augenblicke beschränken, vom allgemeinen Aufwand ganz zu schweigen.