Physiker bauen funktionierenden Quantenlichtspeicher

14. November 2010, 12:04
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Vorausetzung für die Übertragung quantenkryptografisch verschlüsselter Informationen

Einem internationalen Physiker-Team ist es in Ulm gelungen, einen funktionierenden Quantenlichtspeicher zu bauen. Derartige Systeme sind Voraussetzung unter anderem für die Übertragung quantenkryptografisch verschlüsselter Informationen über größere Entfernungen.

"Das ist kein trivialer Beweis, vielmehr das Ergebnis einer erfolgreichen Zusammenarbeit von Theoretikern und Experimentalphysikern", freut sich Martin Plenio, der verantwortlich ist für den theoretischen Teil der Arbeit, die jetzt in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlicht worden ist.

Zusammenarbeit mit Hürden

Einfach war diese Zusammenarbeit nicht immer: "Es war schon schwierig, eine gemeinsame Sprache zu finden und über drei Jahre durchzuhalten", meint Plenio und verweist auch auf unterschiedliche Denkweisen von Theoretikern und Experimentalphysikern. Nicht immer passe das sofort zusammen, weiß der Ulmer Wissenschaftler, "aber wenn es funktioniert, kann es sehr fruchtbar sein".

Wie im Fall des Quantenspeichers etwa, der die zur Nachrichtenübertragung genutzten quantenmechanischen Lichtteilchen, Photonen also, speichert und damit die Voraussetzung liefert, diese wieder zu verstärken, ohne dass sie dabei ihre ureigenen Quanteneigenschaften verlieren. Ohne diese Zwischenstationen und die hier jeweils erfolgende Verstärkung würde das Licht vom Glasfaserkabel allerspätestens nach rund 100 Kilometern absorbiert und die Information wäre für den Empfänger verloren.

Speichern für die Quantenkryptografie

Damit werden Quantenlichtteilchen auch für die Quantenkryptografie nutzbar, deren Technologie die Übertragung geheimer Nachrichten abhörsicher ermöglichen soll. Mehr noch: Sie nutzt auch die hohe Empfindlichkeit von Quantensystemen gegen Störungen, um Absender und Empfänger Versuche des Mithörens oder -lesens zu signalisieren.

Die Übertragung der Lichtenergie auf Cäsiumatome und ihre Speicherung, ebenso wie die Messung der ankommenden Teilchen erfolgten in einer Gaszelle bei normaler Raumtemperatur. In weiterer Folge wollen die Forscher die Qualität des Speichers verbessern und ihn mit Glasfaserkabeln koppeln, um in beide Komponenten Licht einspeisen zu können. (red)

  • Bei der Speicherung wird Lichtenergie in einer Gaszelle bei normaler Raumtemperatur auf Cäsiumatome übertragen.
    foto: niels bohr institut copenhagen

    Bei der Speicherung wird Lichtenergie in einer Gaszelle bei normaler Raumtemperatur auf Cäsiumatome übertragen.

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