Ingenieure der Northwestern University haben die erste erfolgreiche Demonstration der Quanten-Teleportation über ein Glasfaserkabel erreicht, ein zuvor als nahezu unmöglich angesehenes Unterfangen. Dieser bedeutende Fortschritt, der vom US-Energieministerium finanziert wurde, eröffnet neue Möglichkeiten in der Quantenkommunikation und ermöglicht die Integration von Quanten- und klassischen Netzwerken unter Verwendung bestehender Internetinfrastruktur.
Quanten-Teleportation nutzt das Phänomen der Quantenverschränkung, das den Informationsaustausch ohne physische Übertragung ermöglicht. Wie Prem Kumar, der leitende Forscher des Projekts, erklärt: „Unsere Arbeit zeigt einen Weg zu Netzwerken der nächsten Generation, die Quanten- und klassische Netzwerke mit einer einheitlichen Glasfaserinfrastruktur teilen.“
Das Forschungsteam entwickelte eine Technik, um Photonen, die Quanten-Zustände tragen, von der Vielzahl klassischer Informationen zu isolieren, die durch dieselben Kabel übertragen werden. Diese Innovation mindert die Interferenzen, die zuvor die Quantenkommunikation behinderten, und ermöglicht den Transfer von Quanteninformationen über große Entfernungen ohne direkte Übertragung. „Teleportation ermöglicht den Austausch von Informationen über große Entfernungen, ohne dass die Informationen selbst diese Distanz zurücklegen müssen“, sagt Jordan Thomas, der Hauptautor der Studie.
Durch die Durchführung ihrer Experimente über ein 30 Kilometer langes Glasfaserkabel gelang es dem Team, Quanteninformationen erfolgreich neben Hochgeschwindigkeits-Internetverkehr zu übertragen. Die Ergebnisse bestätigten, dass die Quanteninformationen effektiv übertragen wurden, trotz der Anwesenheit klassischer Signale. Dieser Durchbruch deutet darauf hin, dass eine Quantenverbindung sicher zwischen geografisch entfernten Knotenpunkten etabliert werden könnte, ohne dass eine spezielle Infrastruktur erforderlich ist.
In Zukunft plant das Team, Experimente über größere Entfernungen durchzuführen und das Potenzial der Verwendung von zwei Paaren von verschränkten Photonen zu erkunden, was zu weiteren Fortschritten in den Quantenanwendungen führen könnte. Ihre Studie mit dem Titel „Quanten-Teleportation, die mit klassischen Kommunikationssystemen in optischen Fasern koexistiert“, wurde in der Zeitschrift Optica veröffentlicht.