Datenübertragung in der Quantenphysik 16.08.2013, 11:46 Uhr

Beamen ist jetzt mehr als Science Fiction

Bei der Teleportation werden Informationen ohne Strom, Licht oder Funkwellen übertragen. Forscher in Mainz, Tokio und Zürich haben jetzt gezeigt, dass es tatsächlich funktioniert – ein weiterer Schritt zum Quantencomputer.

Optischer Aufbau des Teleportationsexperiments an der Universität Tokio: Laserquellen und nichtlineare optische Prozesse liefern das Quantenbit und die notwendige Verschränkung. Spiegel und Strahlteiler ermöglichen eine komplette Teleportation.

Optischer Aufbau des Teleportationsexperiments an der Universität Tokio: Laserquellen und nichtlineare optische Prozesse liefern das Quantenbit und die notwendige Verschränkung. Spiegel und Strahlteiler ermöglichen eine komplette Teleportation.

Foto: University of Tokyo

Daten werden übertragen, wenn beispielsweise Licht durch Wellenleiter, Strom durch Kabel oder Funkwellen durch die Luft fließen. Das ist klassische Physik. Die Quantenphysik, deren Ursprung auf Max Planck zurückgeht, der ab 1889 in Berlin Physik lehrte, braucht nichts Materielles, um Informationen von einem Punkt zum anderen zu übertragen. Man könnte es beamen nennen, wie es in der Science-Fiction-Serie „Star Trek“ zu sehen ist.

Albert Einstein sprach von „spukhafter Fernwirkung“

Das Objekt, das es zu übertragen gilt, wird in Quanten zerlegt, die spezielle Zustände annehmen können. Diese werden vom Empfänger gewissermaßen erahnt. Sender und Empfänger sind durch einen geheimnisvollen Informationskanal miteinander verbunden, der völlig materielos ist. Selbst für kluge Köpfe wie Albert Einstein war das nicht leicht nachzuvollziehen. Er nannte das Phänomen „spukhafte Fernwirkung“.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadt Stuttgart-Firmenlogo
Projektleiter*in Architektur für öffentliche Bauten (m/w/d) Stadt Stuttgart
Stuttgart Zum Job 
Campana & Schott-Firmenlogo
Technologiebegeisterte Absolventen (w/m/d) für den Einstieg im Consulting Campana & Schott
Frankfurt, Berlin, Hamburg, Köln, München, Stuttgart Zum Job 
Campana & Schott-Firmenlogo
Consultant Projektmanagement (w/m/d) für Infrastrukturprojekte Campana & Schott
Frankfurt, Berlin, Hamburg, Köln, München, Stuttgart Zum Job 
Technische Universität Graz-Firmenlogo
Universitätsprofessur für High-Performance Large-Engine Systems (m/w/d) Technische Universität Graz
Graz (Österreich) Zum Job 
Holzer Firmengruppe-Firmenlogo
System Ingenieur (m/w/d) Holzer Firmengruppe
Rutesheim, Weissach Zum Job 
WESGO Ceramics GmbH-Firmenlogo
Lean Manager (m/w/d) WESGO Ceramics GmbH
Erlangen Zum Job 
Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW-Firmenlogo
Research Associate Polymer Chemistry (m/f/d) Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW
Windisch (Schweiz) Zum Job 
Delphin Technology AG-Firmenlogo
Technical Sales Manager (m/w/d) Delphin Technology AG
Bergisch Gladbach Zum Job 
Koehler Paper SE-Firmenlogo
Ingenieur Prozesstechnologie (m/w/d) Koehler Paper SE
BAUER GasTec GmbH-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) für Wasserstoffverdichter BAUER GasTec GmbH
München Zum Job 
TIG Automation GmbH-Firmenlogo
Betriebswirt / Wirtschaftsingenieur (m/w/d) Unternehmensabläufe & Strategie TIG Automation GmbH
Hamburg Zum Job 
SFS Group Germany GmbH-Firmenlogo
Techniker / Anwendungstechniker im Innendienst (m/w/d) SFS Group Germany GmbH
Oberursel Zum Job 
Allbau Managementgesellschaft mbH-Firmenlogo
Bauprojektleitung (m/w/d) "Technische Projekte" Allbau Managementgesellschaft mbH
Berliner Wasserbetriebe-Firmenlogo
Vorstandsreferent:in (w/m/d) Berliner Wasserbetriebe
VEM motors GmbH-Firmenlogo
Konstrukteur (m/w/d) VEM motors GmbH
Wernigerode Zum Job 
Leipziger Wohnungs- und Baugesellschaft mbH-Firmenlogo
Projektleiter Haustechnik (w/m/d) Fachingenieur Heizung / Lüftung / Sanitär (w/m/d) Schwerpunkt Trinkwasserhygiene Leipziger Wohnungs- und Baugesellschaft mbH
Leipzig Zum Job 
Leipziger Wohnungs- und Baugesellschaft mbH-Firmenlogo
Projektleiter Haustechnik (w/m/d) Fachingenieur Heizung/Lüftung/Sanitär Leipziger Wohnungs- und Baugesellschaft mbH
Leipzig Zum Job 
BG ETEM-Firmenlogo
Dozenten/-innen (m/w/d) BG ETEM
Bad Münstereifel Zum Job 
mdexx Magnetronic Devices GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur im Bereich Mittelfrequenzanwendung (m/w/d) mdexx Magnetronic Devices GmbH
Nikola Iveco Europe GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Bordnetzentwicklung und -freigabe Batterie- und Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge Nikola Iveco Europe GmbH

Seit einigen Jahren gelingt es Physikern, diese Fernwirkung zu realisieren. Die Sache hatte nur einen Haken: Es kam beim Empfänger zwar was an, doch es war nicht zwingend das, was der Sender gemeint hatte.

Deterministische Quantenteleportation eines photonischen Quantenbits: Jedes Qubit, das von links in den Teleporter fliegt, verlässt den Teleporter rechts mit einem Qualitätsverlust von nur etwa 20 Prozent – ein ohne Verschränkung unerreichbarer Wert.

Deterministische Quantenteleportation eines photonischen Quantenbits: Jedes Qubit, das von links in den Teleporter fliegt, verlässt den Teleporter rechts mit einem Qualitätsverlust von nur etwa 20 Prozent – ein ohne Verschränkung unerreichbarer Wert.

Quelle: University of Tokyo

Jetzt haben Physiker in Mainz, Tokio und Zürich es geschafft, aus der spukhaften eine zuverlässige Fernwirkung zu machen. Die Schweizer hatten Erfolg mit Quantenbits, die sie auf einem supraleitenden Chip auf die Reise schickten, die deutsch-japanische Forschergruppe mit Lichtquanten, die sie vom Sender Alice zum Empfänger Bob schickten. Das Experiment gelang in einem Labor in Tokio. Quantenteleportation nennen das die Wissenschaftler.

Weiterer Schritt auf dem Weg zum Quantencomputer

Um sie zu realisieren, bringen die Physiker Sende- und Empfängereinheit in einen sogenannten verschränkten Zustand. Anschließend können die beiden Einheiten physikalisch voneinander getrennt werden, während der verschränkte Zustand erhalten bleibt. Dann programmieren sie in der Sendeeinheit eine quantenmechanische Information. Auf Grund der geheimnisvollen Verschränkung kann man dann diese Information auch in der Empfängereinheit ablesen.

Damit haben die Wissenschaftler einen weiteren Schritt auf dem Weg zum Quantencomputer zurückgelegt, bei dem Bits gewissermaßen telepathisch mit Lichtgeschwindigkeit übertragen werden. Daher übertreffen diese Geräte die Rechenleistung heutiger Computer um ein Vielfaches. Allerdings wird es noch eine ganze Weile dauern, ehe die materielose Datenübertragung so zuverlässig funktioniert, dass sie nutzbar ist.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.