Schneller Quantenspeicher für Photonen

Photonen eignen sich für die schnelle Datenübertragung. Physikern ist es gelungen, sie in einem Atomgas zu speichern und wieder auszulesen, ohne dass sich ihre quantenmechanischen Eigenschaften zu stark ändern. Die Speichertechnik ist einfach und schnell und könnte in einem zukünftigen Quanteninternet Verwendung finden.

Bild: Universität Basel, Departement Physik
Schematische Darstellung eines Quantennetzwerks: Einzelne Photonen übermitteln Quanteninformation zwischen... mehr...

Das Ultrabreitbandinternet beruht auf Glasfaserverbindungen, durch die Lichtpulse Information übertragen. Der Empfänger muss die übermittelte Information schnell und fehlerfrei speichern, damit sie auf Computern elektronisch weiterverarbeitet werden kann. Um Übertragungsfehler zu vermeiden, wird jedes Bit in relativ starken Lichtpulsen codiert, die mindestens einige hundert Photonen enthalten.

Forscher arbeiten bereits seit einigen Jahren daran, solche Netzwerke auch mit einzelnen Photonen zu betreiben. Eine Codierung von einem Bit pro Photon ist nicht nur äußerst effizient, sondern ermöglicht auch eine abhörsichere Kommunikation. Voraussetzung dafür ist das Speichern und Auslesen einzelner Photonen.

Physiker der Universität Basel haben nun einen einfachen und schnellen Quantenspeicher entwickelt, bei dem die Photonen in einem Gas von Rubidiumatomen gespeichert werden. Den Ein- und Ausleseprozess steuert ein Kontrolllaser. Das Verfahren kommt ohne Kühlgeräte oder Vakuumapparaturen aus und lässt sich in einem sehr kompakten Aufbau realisieren. Die Forscher konnten zudem nachweisen, dass der Speicher sehr rauscharm ist und sich für einzelne Photonen eignet.

 
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