Forscher haben zum ersten Mal Quanteninformationen erzeugt, gespeichert und abgerufen, ein entscheidender Schritt in der Entwicklung von Quantennetzwerken. Die Fähigkeit, Quanteninformationen zu teilen, ist entscheidend für die Entwicklung von Quantennetzwerken für verteiltes Computing und sichere Kommunikation. Quantum Computing wird nützlich sein, um wichtige Probleme zu lösen, wie z. B. die Optimierung von finanziellen Risiken, Entschlüsselung von Daten, das Design von Molekülen und die Untersuchung der Eigenschaften von Materialien.
Die Möglichkeit, Quanteninformationen über große Entfernungen zu verlieren, behindert die Entwicklung von Quantennetzwerken. Eine Möglichkeit, dieses Hindernis zu überwinden, ist das Aufteilen des Netzwerks in kleinere Segmente und die Verknüpfung aller mit einem gemeinsamen Quantenzustand. Dies erfordert einen Speicher für Quanteninformationen, der diese Informationen speichert und abruft. Zum ersten Mal haben Forscher ein solches System geschaffen, das zwei Schlüsselkomponenten miteinander verbindet und reguläre optische Fasern zur Übertragung der Quantendaten verwendet.
Das Team aus Imperial College London, der University of Southampton und den Universitäten Stuttgart und Würzburg in Deutschland hat dies erreicht und die Ergebnisse in Science Advances veröffentlicht. Die Forscher haben einen Weg gefunden, Quanteninformationen in Form von verschränkten Lichtteilchen oder Photonen über lange Entfernungen innerhalb eines Quantennetzwerks zu teilen.
Um dieses Problem zu überwinden, haben die Forscher ein System geschaffen, in dem beide Geräte dieselbe Wellenlänge verwenden. Ein „Quantenpunkt“ erzeugte (nicht verschränkte) Photonen, die dann an ein Quantengedächtnissystem weitergegeben wurden, das die Photonen innerhalb einer Wolke von Rubidiumatomen speicherte. Ein Laser schaltete das Gedächtnis ein und aus, um die Photonen nach Bedarf zu speichern und freizugeben. Dies ist ein wichtiger Schritt vorwärts und wurde von Dr. Patrick Ledingham von der University of Southampton als Proof-of-Concept bezeichnet.
Die Quantenpunkt-Lichtquelle wurde von Forschern der Universität Stuttgart mit Unterstützung der Universität Würzburg erstellt und dann nach Großbritannien gebracht, um mit dem Quantenspeichergerät des Imperial- und Southampton-Teams zu interagieren. Das System wurde in einem Kellerlabor am Imperial College London zusammengebaut. Während unabhängige Quantenpunkte und Quantenspeicher erstellt wurden, die effizienter waren als das neue System, handelt es sich um den ersten Beweis dafür, dass Geräte miteinander verbunden werden können, und dies erfolgt bei Telekommunikationswellenlängen.
