Duell in der Quantenwelt - scinexx | Das Wissensmagazin
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Wie Quanten Information verarbeiten

Duell in der Quantenwelt

© Harald Frater

Die Quantenkryptografie gibt es schon, mit Quantendots arbeiten die Forscher bereits und der Quantencomputer soll irgendwann zu unserem Alltag gehören. Dem gesunden Menschenverstand fällt es nicht leicht, sich die neuen Techniken vorzustellen, zu abstrakt geht es in der Welt des Allerkleinsten zu. Und doch hat im Garchinger Max-Planck-Institut für Quantenoptik und im Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart die Zukunft längst begonnen.

Zum Glück muss Tatjana Wilk mit ihrer Pistole nicht in ein Duell ziehen: Nicht nur dass sie mit einem Lastwagen vorfahren müsste und Tage bräuchte, um ihre Waffe zusammenzubauen – allein das Magazin benötigt wahrscheinlich mehr Platz als der Schreibtisch der Bundeskanzlerin und ist übermannshoch mit optischen und elektronischen Geräten bepackt.

Was die Kanone am Ende ausspuckt, wenn die Physikerin aus dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching den Abzug drückt, ist eine der kleinsten Kugeln, die es gibt – nämlich ein harmloses Photon. Darum taugt die Photonenpistole auch wenig für eine Schießerei; aber um damit zu rechnen oder Informationen durch die Gegend zu schicken sehr wohl. Davon sind zumindest die Physiker überzeugt, die die Quanteninformationstechnologie entwickeln.

Sie können sich nicht nur vorstellen, dass Photonen in einem Quantencomputer eines Tages mit Bits und Bytes operieren – ein Job, den in einem herkömmlichen PC Elektronen erledigen. Zu ihrem Forschungsgebiet gehört auch die Quantenkryptografie. Diese Technik unterwirft den Schlüssel zu einer codierten Nachricht den Gesetzen der Quantenmechanik, während der Code vom Sender zum Empfänger wandert. Niemand kann sich diesen Schlüssel dann unbemerkt aneignen. Im Datenverkehr, über den Banken täglich Milliardenbeträge verschieben, könnte diese Technik für mehr Sicherheit sorgen. Die ersten Geräte, die mit ihr arbeiten, gibt es bereits zu kaufen.

Inhalt:

  1. Überblick
    Das Wichtigste in Kürze
  2. Spion ohne Schlüssel
    Wie funktioniert Quantenkryptographie?
  3. Schneller dank Photonenpistole
    Ziel: Ein Photon pro Schuss
  4. Lichtteilchen blitzen im Takt
    Vom Lichtimpuls zur Quantenmechanik
  5. Rechnen am absoluten Nullpunkt
    Erste Schritte zum Quantencomputer
  6. Rechnen mit dem Licht
    Was kann ein Quantencomputer – und was (noch) nicht?
  7. Atome im Eierkarton
    Optische Gitter als Molekülbehälter
  8. Der Quantensimulator
    Ionen simulieren Quantenphänomene
  9. Kaliber nach Wahl
    Mit der Photonenpistole zu neuen Erkenntnissen

Peter Hergersberg (Max Planck Forschung 3/2006)
Stand: 17.11.2006

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Duell in der Quantenwelt
Wie Quanten Information verarbeiten

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Spion ohne Schlüssel
Wie funktioniert Quantenkryptographie?

Schneller dank Photonenpistole
Ziel: Ein Photon pro Schuss

Lichtteilchen blitzen im Takt
Vom Lichtimpuls zur Quantenmechanik

Rechnen am absoluten Nullpunkt
Erste Schritte zum Quantencomputer

Rechnen mit dem Licht
Was kann ein Quantencomputer – und was (noch) nicht?

Atome im Eierkarton
Optische Gitter als Molekülbehälter

Der Quantensimulator
Ionen simulieren Quantenphänomene

Kaliber nach Wahl
Mit der Photonenpistole zu neuen Erkenntnissen

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