Forschung: Weg frei für neue Quantencomputer?

Forscher des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik (MPQ) haben mehr als ein Dutzend Photonen auf definierte Weise und effizient miteinander verschränkt. Damit schaffen die Wissenschaftler die Basis für eine neue Art von Quantencomputern. Details wurden in “Nature” publiziert.

14 verschränkte Photonen

In einem optischen Resonator haben die Physiker mittels einer neuen Technik bis zu 14 miteinander verschränkte Photonen erzeugt, die sich gezielt und sehr effizient in bestimmte quantenphysikalische Zustände bringen lassen. Die neue Methode könnte nicht nur den Bau leistungsfähiger und robuster Quantencomputer erleichtern, sondern künftig auch bei der sicheren Übertragung von Daten helfen, heißt es.

“Der Clou bei diesem Experiment war, dass wir ein einzelnes Atom benutzt haben, um die Photonen zu emittieren und gezielt miteinander zu verweben”, sagt MPQ-Doktorand Philip Thomas. Dazu haben die Forscher ein Rubidium-Atom in der Mitte eines optischen Hohlraum-Resonators platziert – einer Art Echokammer für elektromagnetische Wellen.

Atome gezielt manipuliert

Mit Laserlicht bestimmter Frequenz haben die Wissenschaftler den Zustand des Atoms präzise ansprechen können. Durch einen zusätzlichen Kontrollpuls lösten die Forscher zudem gezielt die Emission eines Photons aus, das mit dem Quantenzustand des Atoms verschränkt ist. “Diesen Vorgang wiederholten wir mehrmals und auf eine zuvor festgelegte Weise”, berichtet Thomas.

Dazwischen wurde das Atom je auf eine bestimmte Art manipuliert. So gelang es, eine Kette von bis zu 14 Lichtteilchen zu erzeugen, die durch die atomaren Rotationen miteinander verschränkt und in einen gewünschten Zustand gebracht waren. “Die darin miteinander verbundenen 14 Lichtteilchen sind nach unserem Wissen die größte Zahl an verschränkten Photonen, die bislang im Labor erzeugt wurde”, betont Thomas.

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