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Quantenteleportation im urbanen Raum geglückt : Meilenstein auf dem Weg zum globalen Quanten-Internet

Unabhängig voneinander haben zwei Forscherteams aus Kanada und China an der Quantenteleportation im städtischen Raum gearbeitet. Dabei ging es konkret um die instantane Übertragung von Quantenzuständen innerhalb des Glasfasernetzes. Möglich ist das durch das Prinzip der Verschränkung, welches Einstein noch als spukhafte Fernwirkung sah, mittlerweile jedoch ein wissenschaftlich anerkannter Bestandteil der Qunatenphysik ist. Verschränkung bedeutet, dass zwei Teile miteinander einen Gesamtzusammenhang bilden, welcher unabhängig von Zeit und Raum besteht. Misst man nun den Spin des einen Teilchens ändert sich auch automatisch der Spin des anderen Teilchens, selbst wenn beide Teilchen weit voneinander entfernt sind. Die Informationsübertragung erfolgt dabei augenblicklich, d.h. instantan.

Wie kann man sich die Quantenteleportation vorstellen?

Wie das Wissenschaftsmagazin nature.com berichtet, wurden für das Experiment 3 Stationen verwendet – wir nennen sie A, B und C. Alle Stationen liegen dabei an unterschiedlichen Orten, deren Entfernung in diesem Fall 11km betrugen (es wurden auch schon über 143km erfolgreich nachgewiesen). Station A sendet QuBits in Form von Laserphotonen an Station C. Zu der gleichen Zeit erzeugt Station B ein verschränktes Photonenpaar und sendet 1 Photon ebenfalls an Station C. Das andere Photon verweilt derweil in Station B. Während das verschränkte Photon auf dem Weg zu Station C ist befindet es sich in einem Zustand der sogenannten Superposition, d.h. sein Spin ist noch nicht definiert, es befindet sich sozusagen in einem fluktuierenden Raum von Möglichkeiten. An der Station C angekommen trifft es nun auf die Laserphotonen von Station A und wird dadurch zu einer Reaktion gezwungen seinen Spin der Situation entsprechend zu ändern. Nehmen wir an das Photon aus Station A hat einen + Spin, so ändert das verschränkte Photon in Station C seinen Spin zu -. Ändert dieses verschränkte Photon in Station C nun seinen Spin  wird automatisch auch das verbliebene verschränkte Photon in Station B seinen Spin ändern – und zwar genau entgegengesetzt – es wird also zu +. Somit werden die Zustände von Station A auf Station B übertragen.  Da dieser Vorgang instantan geschieht spricht man von Quantenteleportation.

Was ermöglicht die Quantenteleportation konkret?

Aktuell ist die Menge der übermittelten Informationen noch zu gering um gewinnbringende Effekte damit zu erzielen. Dennoch deuten die Experimente schon an, was in Zukunft möglich sein könnte: ein globales Internet mittels Quantenteleportation. Das bedeutet ein vielfaches an Information wird sehr schnell bis augenblicklich übertragen werden können. Die Vorteile der Quantenteleportation  liegen nicht darin, wirklich reale Gegenstände zu teleportieren, sondern sie liegen in der Augenblicklichen „Kopie“ von Zuständen. Dadurch ergibt sich eine Steigerung der Effizienz der Informationsübertragung. Die Quantenteleportation basiert zunächst immer auf einer herkömmlichen Informationsübertragung (in unserem Beispiel das Senden der Photonen zu Station C von A und B) und ist damit nicht mit einer Informationsübertragung zu vergleichen, welche von Raum und Zeit losgelöst wäre.

Mit der Teleportation wie wir sie aus ScienceFiction Filmen kennen hat das ganze demnach recht wenig gemein.

Die Quantenphysik stellt auch viele weitere Fragen über die Realität der Welt. Wenn die Verschränkung einen Gesamtzusammenhang unabhängig von Zeit und Raum bildet, so stellt dies eine physikalisch anerkannte transzendente Realität dar. Wer sich fragt, was die Verschränkung in Bezug auf unser Bewusstsein bedeutet und ob wir möglicherweise durch den Urknall ebenfalls verschränkt sind, kann sich auf unserer Seite OneMind informieren.

Gibt es bereits Quantencomputer?

Der Hersteller D-Wave hat bereits erste Quantencomputer entwickelt und unternehmen wie Google und die NASA dafür begeistern können. Der Bild eines Chips von D-Wave ist oben zu sehen. Der Computer aus dem Jahre 2013 soll auf 512 Qbits rechnen können, wobei jedes Qbit durch die Flussrichtung von Strom durch supraleitende Schleifen auf einem Chip dargestellt wird. Kritiker bezweiflen allerdings, dass der Quantencomputer seinem Namen gerecht wird und behaupten, dass er keine wirkliche Quantenverschränkung erzeugt. Sicherlich ist die Quantentechnologie auch besonders interessant für große Firmen mit hohem Informationsfluss – wie beispielsweise auch die NSA. Am 8. Dezember 2015 wurde in einem Blog Post von Google bekanntgegeben, dass auf dem 2013 erworbenen Quantencomputer bestimmte Rechnungen 100 Millionen mal schneller als auf herkömmlichen Computern seien.

Quelle:

http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2016.180.html

 

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Published on: 20/09/2016

Filed Under: Big Data, News

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