KURZMELDUNG
Physiker entwickeln potenzielle Quantencomputer-Schnittstelle
Ein Forscherteam hat erstmals einem Siliziumbalken quantenphysikalisch verschränkte Strahlung entlockt. Von dem schwingenden, 30 Mikrometer kleinen Siliziumplättchen erhoffen sich die Forscher neue Wege, um zukünftig Informationen zwischen Quantencomputern zu übertragen.
Über das quantenphysikalische Phänomen der Verschränkung staunte schon Albert Einstein eher ungläubig, der angesichts der seltsamen Verbindung von «spukhafter Fernwirkung» sprach. Mittlerweile wird der Effekt, bei dem sich Veränderungen an einem Teilchen unmittelbar und über beliebige Distanzen hinweg auch am Partnerteilchen vollziehen, auch in technologischen Anwendungen gezielt genutzt. So etwa in der Quantenkryptografie, die abhörsichere Informationsübertragung erlaubt.
In der Forschungsgruppe von Johannes Fink am Institute of Science and Technology (IST) Austria beschäftigt sich Shabir Barzanjeh näher mit dem Phänomen verschränkter Mikrowellenstrahlung. «Stellen Sie sich eine Box mit zwei Ausgängen vor. Sind die Ausgänge verschränkt, kann man die Strahlung, die aus dem einem austritt, durch Beobachten des anderen charakterisieren», so der Wissenschaftler.
Um verschränkte Strahlung zu erzeugen verwendete das Team nun erstmals erfolgreich ein mechanisches Objekt. Obwohl nur 30 Mikrometer klein, ist der Siliziumbalken in den Massstäben der Welt der Quantenphysik, deren eigenwillige Abläufe sich in der Regel erst im Allerkleinsten entfalten, sehr gross. Barzanjeh: «Die Frage, die wir uns gestellt haben, war: Kann man mit einem so grossen System verschränkte Strahlung erzeugen? Jetzt wissen wir, die Antwort lautet: Ja.» Von diesem Erfolg berichten er und seine Kollegen im Fachblatt «Nature».
Dass das mit sogenannten mechanischen Oszillatoren funktioniert, lässt die Wissenschaftler auch über weitreichende Anwendungen nachdenken. Neben grundsätzlichen Schwierigkeiten, einen Quantencomputer zu bauen, mit dem grössere Rechenoperationen abgewickelt werden können, stelle sich nämlich auch die Frage, wie man die gegenüber äusseren Einflüssen möglichst abgeschirmten Systeme zukünftig miteinander verbindet.
«Was wir gebaut haben, ist ein Prototyp für eine Quantenschnittstelle», also einen möglichen Überträger von Daten aus den empfindlichen Rechnern und klassischen optischen Glasfaserleitungen. «Der Oszillator, den wir gebaut haben, hat uns einem Quanten-Internet einen Schritt näher gebracht», so Barzanjeh.
