Genfer Physiker erzielen Weltrekord für «Quanten-Post»-System

Forschern der Universität Genf ist es gelungen, Quanten-Bits für 20 Millisekunden in einem Kristall zu speichern. Das bedeute Weltrekord für einen auf einem Festkörpersystem basierenden Quantenspeicher, berichten die Physiker.

Dies sei ein wichtiger Schritt auf dem Weg hin zu einem Quantenkommunikation-Netzwerk, teilte die Universität Genf am Dienstag mit.

Die Speicherzeit von 20 Millisekunden entspricht den Forschern zufolge eine 40-fache Steigerung im Vergleich zu vergleichbaren Systemen. Die Qubits, die Rechnungseinheiten der Quantencomputer, speicherten sie in Kristall, der mit Metallen der seltenen Erden dotiert war. Das berichten sie im Fachblatt «npj Quantum Information».

Quantenkryptografie gilt als die Zukunft der Hochsicherheitskommunikation. Sie verschlüsselt die in Form von Photonen verschickten Informationen so, dass sie nicht von Unbefugten unbemerkt abgefangen werden kann. Sie nutzt Glasfaserleiter, um Distanzen von mehreren hundert Kilometern zu überbrücken.

Allerdings kann das Signal nicht verstärkt werden, um es über längere Distanzen zu verbreiten. Es braucht daher sogenannte «Repeater», die insbesondere auf Quantenspeicher basieren. Eine Langzeitspeicherung auf Quantenebene zu erreichen, gilt aber als Herausforderung in der Fachwelt.

Die Genfer Forscher um Mikael Afzelius bewahrten die Kristalle bei minus 273,15 Grad, dem absoluten Nullpunkt auf. Denn bei höheren Temperaturen verlieren die Quanten-Teilchen ihr Verschränkung. Dieses von Albert Einstein als «spukhaft» bezeichnetes Phänomen sorgt dafür, dass Teilchen auf scheinbar paradoxe Weise über grosse Distanzen miteinander verbunden bleiben.

Für die Entwicklung von Quanten-Telekommunikationsnetzen müsse es zum einen gelingen, mehrere Photon gleichzeitig speichern können. Zudem müsse die Speicherzeit weiter verlängert werden, sagte Afzelius gemäss der Mitteilung. Technische Hindernisse würden derzeit verhindern, über 100 Millisekunden hinausgehen. «Es ist jedoch sicher, dass diese technischen Schwierigkeiten überwunden werden können», zeigt sich der Forscher optimistisch.