Physiker realisieren Langzeitspeicher, der „abhörsichere“ Verbindungen über hunderte von Kilometern möglich macht Durchbruch in der Quantenkommunikation - scinexx | Das Wissensmagazin
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Physiker realisieren Langzeitspeicher, der „abhörsichere“ Verbindungen über hunderte von Kilometern möglich macht

Durchbruch in der Quantenkommunikation

Linkes Bild: Lasergekühlte Metalldampfwolke aus Rubidiumatomen (orange), die im Inneren einer Vakuum-Glaszelle erzeugt wird und eine Temperatur nahe des absoluten Nullpunktes (-273 °C) hat. Im Hintergrund ist ein Teil des Laboraufbaus zu erkennen. Rechtes Bild: Glaszelle (roter Kreis) mit Spiegeln und Linsen für die Laserstrahlen und Magnetspulen aus Kupferdraht zur Abschirmung vor elektromagnetischen Streufeldern. © Universität Heidelberg

Fortschritt für die Sicherheit der Datenübertragung: Ein internationales Wissenschaftlerteam hat einen Durchbruch in der Quantenkommunikation erreicht. Den Forschern ist es gelungen, einen Langzeitspeicher zu entwickeln, der in Zukunft „abhörsichere“ Verbindungen über hunderte von Kilometern möglich macht.

Die Quantenkommunikation ermöglicht im Gegensatz zum heutigen Internet die Übermittlung von vertraulichen Daten wie Überweisungen oder Kreditkartennummern mit absoluter Sicherheit. Will man diese mithilfe der Quantenmechanik verschlüsselten Daten über große Entfernungen übertragen, muss man der unvermeidbaren Abschwächung des übermittelten Signals entgegenwirken.

Quanten-Repeater verbessert

Deswegen werden zur Herstellung einer Verbindung Zwischenstationen, so genannte Quanten-Repeater, benötigt, die einen speziellen Speicher besitzen. Die bisher mögliche Speicherzeit begrenzte die Kommunikationsdistanz auf wenige Kilometer.

Die Physiker um Professor Jian-Wei Pan von der Universität Heidelberg haben nun zusammen mit Kollegen der University of Science and Technology of China und der Technischen Universität (TU) Wien diesen Quantenspeicher verbessert.

In der neuesten Ausgabe des Wissenschaftsjournals „Nature Physics“ berichten die Forscher über einen Quantenspeicher mit einem lasergekühlten Metallgas für einzelne Lichtteilchen, die Photonen. Deren Quantenzustände können nun erstmals im Millisekundenbereich gespeichert werden.

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Bald sicheres Kommunikationsnetz mit Quanten-Repeatern für ganz Europa

Die Verbesserung erzielten die Forscher nach Untersuchung der Ursachen des „Informationsverlustes“ während der Speicherung und der Reduzierung der Einflüsse von äußeren Streumagnetfeldern und Bewegungen der Atome im Innern des Quantenspeichers.

Die Wissenschaftler erwarten, dass durch die weitere Verbesserung ihres Speichers in den kommenden Jahren die maximalen Übertragungsdistanzen so weit gesteigert werden, dass ein sicheres Kommunikationsnetz mit Quanten-Repeatern für ganz Europa möglich wird.

(idw – Universität Heidelberg, 09.12.2008 – DLO)

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