Quantenspeicher für Licht realisiert

13. Dezember 2004, 13:04
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Quantenzustände von Lichtpulsen auf Cäsium-Atome übertragen

Kopenhagen - Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik in Garching und des Niels-Bohr-Instituts in Kopenhagen ist es gelungen, Quantenzustände von Lichtpulsen auf Cäsium-Atome zu übertragen. Quanteninformationen flexibel handhaben zu können gilt als eine Voraussetzung für Quantenkommunikation und Quantenrechner-Technologie. Laut Forscherteam könnte das Gelingen des Experiments die Welt der Information revolutionieren.

Für das Experiment wurde ein Laserpuls durch Cäsium-Atome geschickt, die in einer transparenten Zelle bei Raumtemperatur eingeschlossen waren. Die Wechselwirkung zwischen den Atomen und dem Licht führte zu einem "verschränkten Zustand", der die beiden Systeme miteinander verband. Nach dem Verlassen der Atome wurde der Lichtpuls gemessen. Die Verschränkung des Lichts und der Atome sowie der Messvorgang am Licht beeinflussten den Quantenzustand der Atome derart, dass sie die Eigenschaften des eingestrahlten Lichtes übernahmen. Der Polarisationszustand des Photons wurde dadurch auf das Atom übertragen. Laut Forscherteam ist diese Fernwirkung zwischen zwei Systemen, bei dem der Messvorgang an einem System den Zustand des anderen Systems beeinflusst, eine der erstaunlichsten Erscheinungsformen der Quantenmechanik und Grundlage für zukünftige Anwendungen, wie die Quantenkryptographie oder die Teleportation.

Das Gelingen des Experiments soll nun den Weg für neue Versuche ebnen, bei denen die im Licht vorhandene Informationen zuerst auf Atome und dann wieder auf das Licht zurück übertragen werden. Auf diese Weise könnten Lichtzustände nicht nur in einem Atomverband gespeichert, sondern auch wieder abgefragt werden. Laut Forscherteam gelten diese Umstände als Voraussetzung für den Bau eines "Quanten-Repeaters". Diese Übertragungseinrichtung wird künftig die Quantenkommunikation auch über mehr als 100 Kilometer ermöglichen, Entfernungen, die bisher noch nicht im Bereich des Möglichen lagen.(pte)

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