Forscher in Garching entwickeln Quantenmodem

Mit 5 Nanometern typischer Breite sind die kommenden Apple Silicon Macs mit ihren A14-Chips noch nicht von dem Phänomen bedroht, dass quantenmechanische Effekte deren Arbeit stören. Aber weitere Miniaturisierung ist nicht mehr lange möglich, ab zwei oder einem Nanometer kann man nicht mehr bestimmt sagen, ob ein Elektron die eine oder die andere Leiterbahn nimmt.

Der Quantencomputer indes macht Jahr für Jahr Fortschritte, aber nur kleine. Das Prinzip ist genau das, was den “klassischen” Computer – dessen Wirkungsweise sich auch mit Quantenphysik erklärt – an sein natürliches Ende bringen wird: Ein Quantenbit (Qubit) kann mehrere Zustände zugleich einnehmen.

Lokal ist das bereits gut verstanden, wie sich mit Quanten rechnen lässt, bei der Vernetzung mehrerer Computer besteht aber noch das technische Problem, die Quantendaten zu übertragen. Hier könnte nun eine Veröffentlichung des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik in Garching den Weg aufzeigen. Die Forschungsgruppe um Andreas Reiserer und dem Doktoranden Benjamin Merkel hat in ihrem Paper ein Experiment beschrieben, mit dem es möglich ist, Qubits auf die Reise zu schicken  – über bestehende Glasfasernetze. Denn die darin verwendeten Laserwellenlängen entsprechen eben genau jenen, die in Erbium-Atomen einen Quantensprung auslösen, mit dessen Hilfe der Quantencomputer rechnet.

Dazu müssen aber die Lichtquanten am Erbium gewissermaßen “rütteln”. Gelöst haben die Forscher das Problem, indem sie das Erbium in einem transparenten Kristall aus Yttriumsilikat packten, der zwischen zwei nahezu perfekte Spiegel gepackt war. Durch diesen Spiegel konnten aber dann Lichtquanten mit den verschränkten Informationen entweichen und durch die Glasfaser “fliegen”. Von Alltagstechnik ist das Experiment aber noch weit weg, das Quantenmodem muss mit flüssigem Helium auf eine Temperatur von -271 Grad Celsius gekühlt werden, nur noch gut zwei Grad über dem absoluten Nullpunkt.

©C. Hohmann