Forscher der Universität Chicago haben eine Methode entwickelt, um Quanteninformationen deutlich länger zu speichern und über herkömmliche Glasfaserkabel zu senden. Damit rückt ein Quanteninternet, das ganze Kontinente miteinander verbindet, in greifbare Nähe.
Die Entwicklung von Quantencomputern
Kvantcomputing ist in vollem Gange, jedoch müssen in Zukunft auch Quantencomputer miteinander verbunden werden. Dabei gibt es ein wesentliches Problem: Quanteninformationen sind extrem empfindlich. Sie verschwinden schnell, weshalb sie nur über kurze Strecken übertragen werden können. Bislang funktionierten Quantenverbindungen höchstens über einige Kilometer. Mit dieser neuen Technik könnte die Reichweite auf Hunderte oder sogar Tausende von Kilometern erweitert werden.
Warum ist das so herausfordernd?
In einem herkömmlichen Computer werden Bits verwendet: Nullen und Einsen. In einem Quantencomputer kommen Qubits zum Einsatz, die gleichzeitig sowohl eine Null als auch eine Eins darstellen können. Dies ermöglicht es, gleichzeitig verschiedene Berechnungen durchzuführen, macht Quantencomputer jedoch auch anfälliger für Störungen.
Das Problem besteht darin, dass Qubits ihre speziellen quantenmechanischen Eigenschaften aufgrund von Vibrationen, Wärme oder elektromagnetischem Lärm aus der Umgebung sehr schnell verlieren. Wissenschaftler bezeichnen die Zeit, während der ein Qubit stabil bleibt, als „Kohärenzzeit“. Je länger diese Zeit ist, desto weiter kann man Informationen senden, bevor das Signal unbrauchbar wird.
Tausende von Kilometern weit
Um dieses Problem zu lösen, verwendeten die Forscher das seltene Erdmetall Erbium, das Licht in genau der Wellenlänge abstrahlt, die bereits für den Internetverkehr über Glasfaser genutzt wird. Sie bauten damit Kristalle, die viel weniger anfällig für Störungen sind.
Die Qubits in diesem Material bleiben über 10 Millisekunden stabil. Zwar ist das nicht besonders lange, aber für die Quanten technologie stellt es einen enormen Fortschritt dar. Diese Zeit ist nämlich lang genug, um Informationen Hunderte oder sogar Tausende von Kilometern durch Glasfaserkabel sendbar zu machen.
Was bedeutet das für die Zukunft?
Ein funktionierendes Quanteninternet würde eine Kommunikation ermöglichen, die tatsächlich unmöglich abgehört werden kann. Die Gesetze der Quantenmechanik sorgen dafür, dass jeder Versuch mitzulesen das Signal stört. Zudem eröffnet es die Möglichkeit für verteiltes Quantenrechnen. Das bedeutet, dass Quantencomputer weltweit zusammenarbeiten können. Diese Technologie ist jedoch noch lange nicht ausgereift für den alltäglichen Gebrauch. Man sollte dies als den ersten von vielen Schritten auf dem Weg zu einem funktionierenden Quanteninternet betrachten.
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