Ein Team um den LMU-Quantenphysiker Professor Harald Weinfurter und den Quantenoptiker Professor Christoph Becher von der Universität des Saarlandes hat zwei atomare Quantenspeicher über eine 33 Kilometer lange Glasfaserverbindung gekoppelt. Das sei der bisherige Streckenrekord, so die Wissenschaftler.
Die quantenmechanische Verschränkung über die bislang längste Strecke über ein Telekommunikationskabels werde über ausgesendete Lichtteilchen vermittelt so die Forscher. Um die Verluste über lange Glasfaserkabel niedrig zu halten, habe man die Wellenlänge der Lichtteilchen auf einen Wert konvertierten, wie er auch in der Telekommunikation verwendet werde, heißt es weiter.
Generell würden Quantennetzwerke aus Knotenpunkten einzelner Quantenspeicher – etwa Atomen oder Ionen bestehen, erläutern die Wissenschaftler. Dort könnten Quantenzustände empfangen, gespeichert und versendet werden. Die Vermittlung zwischen den Knoten erfolge durch Lichtteilchen, die entweder über die Luft oder gezielt über Glasfaserverbindungen ausgetauscht werden. Für das Experiment sei ein System aus zwei optisch gefangenen Rubidiumatomen genutzt worden. Ein Laserpuls habe die Atome angeregt, wonach sie spontan in ihren Grundzustand zurückgefallen seien und jeweils ein Photon ausgesendet hätten.
In Glasfasern kämen diese Photonen allerdings nur ein paar Kilometer weit, bevor sie verloren gehen würden, schreiben die Wissenschaftler. Mit einem so genannten Quanten-Frequenzkonverter hätten sie daher die ursprüngliche Wellenlänge auf eine Wellenlänge erhöht, bei der eine deutlich verlustärmere Übertragung möglich sei. Die Umwandlung sei mit einer bisher unerreichten Effizienz von 57 Prozent gelungen, während die in den Photonen gespeicherten Informationen mit hoher Güte erhalten geblieben seien. “Das Experiment ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Quanteninternet auf Basis bereits bestehender Glasfaserinfrastrukturen”, sagt Harald Weinfurter.
