Wissenschaftlern ist es erstmals gelungen, einzelne Photonen für die Versendung von Informationen zwischen Quantencomputern zu formen.
Wie der Guardian berichtet, haben Forscher an der Eindhoven University of Technology dazu ein Gerät entwickelt, das ein einzelnes, präzise geformtes Lichteilchen – Photon genannt – senden kann. Solche Teilchen präzise und passgenau versenden zu können ist die Grundvoraussetzung dafür, dass sie als Informationsträger zur Datenübermittlung genutzt werden können. Eine solche Kommunikation bedeutet eine enorme Steigerung der Leistung und der Geschwindigkeit: Photonen sind unendlich klein und können die in ihnen gespeicherten Informationen mit Lichtgeschwindigkeit übermitteln.
Diese neue Möglichkeit ist daher den Forschern zufolge ein enormer Sprung zur Entwicklung eines „Quanten-Internets“, das nicht nur unfassbar leistungsstark, sondern auch absolut „unhackbar“ ist. Denn ein Netzwerk aus Quantencomputern kann zusammengeschlossen Probleme lösen, die bisher jenseits der Fähigkeiten jedes konventionellen Computers liegen. Hacker haben zudem keine Chance, die Übertragung mitzulesen: Denn wenn die Daten bei der Übertragung zwischen zwei Quantencomputern mitgelesen werden, verändern sie sich automatisch – das macht eine unbemerkte Überwachung physikalisch unmöglich.
Das liegt an den besonderen physikalischen Eigenschaften der Quantenteilchen: Gewöhnliche Computer kodieren Daten in so genannten „Bits“ als Nullen oder Einsen. Die so genannten „Q-Bits“ in Quanten-Computern hingegen, können gleichzeitig Nullen und Einsen sein, dank eines Phänomens namens Superposition. Solche Quantencomputer, die diese Teilchen nutzen, werden derzeit von verschiedenen Forscherteams weltweit entwickelt.
Ein Quantencomputer macht gleichzeitige Berechnungen durch Synchronisation von Q-Bits durch ein Phänomen namens Verschränkung. Diese verbindet die Quanteneigenschaften von Partikeln in einer Weise, die den klassischen Gesetzen der Physik trotzt und die Einstein als „gespenstische Fernwirkung" bezeichnet hat.
Die Nutzung verschränkter Quanten Daten ist mit der aktuellen Technologie jedoch nicht möglich. Zur Übertragung der Daten über das heutige Internet, würden die wertvollen Qubits in Stammdaten umgewandelt werden - ihre Macht würde dabei zerstört.
Daher bracht man die neue Technologie, um Quanten verschicken zu können. „Um das Beste aus dem Quantencomputer herauszuholen, werden Sie einen Quanten-Internet benötigen“, so der Mitentwickler Fiore. Sein neues Gerät ist ein Schritt hin zum Teilen der verschränkten Teilchen, was eine Verknüpfung von Quantencomputern auf der ganzen Welt erlaubt - sobald sie fertig entwickelt worden sind.
„Das ist völlig anders als alle Technologie die wir heute haben“, sagte ProfessorIan Walmsley von der University of Oxford dem Guardian. Dadurch würden beispielsweise präzise Wettervorhersagen möglich. Derzeit werden solche Berechnungen auf Supercomputern durchgeführt, aber die brauchen immer noch zu viel Zeit, um genau zu sein, daher sind Wetterprognosen bisher immer nur Annäherungen.
Das in Eindhoven nun entwickelte Nano-Gerät besteht konkret aus einem Quantum-Dot - ein Halb-Leiter Material das einzelne Photonen aussenden kann - und einem Photonen-Kristall, der als Filter fungiert. So kann die Emissions-Energie des Photons bei der Aussendung über die angewandte elektrische Spannung gesteuert werden- und damit auch die Form und die Frequenz der Aussendung bestimmt werden.
