Bahnbrechende Entdeckung in der Wissenschaft: Quantenbeamen über Internetkabel

Ein revolutionärer Schritt in der Kommunikation: Wissenschaftlern ist es gelungen, das Quantenbeamen, das bisher als unmöglich galt, über Internetkabel zu realisieren. Ingenieure der Northwestern University gingen als erstes Team in die Geschichte ein, das Quantenbeamen erfolgreich über ein Glasfaserkabel durchführte, das bereits den regulären Internetverkehr transportiert.

Diese Entdeckung zeigt, dass es einen praktischen Weg gibt, Informationen sofort über jede beliebige Distanz zu übertragen. Die Tatsache, dass Quantenbeamen mit der bestehenden Internetinfrastruktur möglich ist, deutet darauf hin, dass eine extrem schnelle und innovative Art der Kommunikation in naher Zukunft Einzug in unser Leben halten könnte.

Beamen wird in der Science-Fiction oft als die Fähigkeit dargestellt, Menschen mit Lichtgeschwindigkeit reisen zu lassen. Die Anwendbarkeit dieser Technologie auf Lebewesen oder Objekte in menschlicher Größe ist jedoch noch nicht bewiesen.

QUANTENVERSCHRÄNKUNG

Das Quantenbeamen basiert auf einem Phänomen namens Quantenverschränkung. Dieses Phänomen entsteht, wenn die Quantenzustände von zwei oder mehr Teilchen miteinander verknüpft werden. Wenn der Zustand eines Teilchens gemessen wird, wird der Zustand des anderen Teilchens unabhängig von der Entfernung sofort bestimmt. Dieser Zustand wird als "Verschränkung" bezeichnet.

Um dieses Konzept besser zu verstehen, kann man ein häufig verwendetes Gedankenexperiment betrachten: In diesem fiktiven Experiment befinden sich zwei Handschuhe in einer Kiste, einer rot und einer blau, die an verschiedene Orte geschickt werden. Wenn Sie eine Kiste öffnen und den roten Handschuh finden, wissen Sie sofort, dass der Handschuh in der anderen Kiste blau ist.

Der Unterschied bei der Quantenverschränkung ist folgender: Die Handschuhe haben keine Farbe gewählt, bis die Kisten geöffnet werden. Beide befinden sich in einem Superpositionszustand, in dem sie die Möglichkeiten haben, sowohl rot als auch blau zu sein. Sobald Sie eine Kiste öffnen und die Farbe eines Handschuhs sehen, wird die Farbe des Handschuhs in der anderen Kiste festgelegt.

Bei der Quantenverschränkung sind zwei Teilchen miteinander verbunden, egal wie groß die Entfernung zwischen ihnen ist. Das bedeutet, dass sie Informationen austauschen können, ohne die physische Distanz zwischen ihnen zurücklegen zu müssen.

'WIE EIN FAHRRAD AUF EINER VERKEHRSREICHEN AUTOBAHN'

Während klassische Kommunikationsmethoden aus Millionen von Lichtteilchen bestehen, werden bei der Quantenkommunikation nur ein Paar Photonen (Lichtteilchen) verwendet. Zuvor dachten Forscher, dass diese einzelnen Photonen nicht durch die 'verkehrsreiche Autobahn' der klassischen Kommunikation gelangen könnten.

Ein Photonenpaar wurde auf diesem überfüllten Weg mit einem Fahrrad verglichen, das versucht, riesigen Lastwagen auszuweichen.

Forscher der Northwestern University entdeckten jedoch einen Weg, der es diesen empfindlichen Photonen ermöglicht, dem dichten Verkehr zu entgehen. Das Team, das untersuchte, wie sich Licht in Glasfaserkabeln ausbreitet, schaffte es, die Photonen auf einer weniger dichten Lichtwellenlänge zu platzieren.

Diese Wellenlänge weist weniger Störungen durch andere Signale auf und erleichterte den Durchgang der Photonen. Nachdem das Team die Photonen auf dieser Wellenlänge platziert hatte, fügte es spezielle Filter hinzu, um das Rauschen durch den regulären Internetverkehr zu reduzieren.

'NIEMAND DACHTE, DASS ES MÖGLICH WÄRE'

Prem Kumar und sein Team von der Northwestern University installierten ein 30 Kilometer langes Glasfaserkabel mit einem verschränkten Photon an jedem Ende, um ihre neue Methode zu testen. Anschließend gelang es ihnen, gleichzeitig Quanteninformationen und herkömmlichen Internetverkehr über dieses Kabel zu übertragen.

Während das Team das Beamen-Protokoll anwandte, versuchte es, die Qualität der Quanteninformation am Empfängerende durch Quantenmessungen in der Mitte des Kabels zu bestimmen. Das Ergebnis: Selbst bei laufendem, dichtem Internetverkehr wurde die Quanteninformation erfolgreich übertragen.

Kumar erklärte, er plane, diese Experimente über größere Entfernungen zu wiederholen.

Der Wissenschaftler sagte: "Das ist wirklich aufregend, weil man vorher nicht gedacht hatte, dass dies möglich sein könnte."

"Unsere Arbeit bietet einen neuen Fahrplan für die Zukunft der Quantenkommunikation, indem sie es Quanten- und klassischen Netzwerken ermöglicht, sich eine gemeinsame Glasfaserinfrastruktur zu teilen. Dies ist ein wichtiger Schritt, um die Quantenkommunikation auf die nächste Stufe zu heben.", fügte er hinzu.

Nachrichtenquelle: 12punto