Im Labor der University of Pennsylvania haben Ingenieure einen Chip hergestellt, auf dem Quanten-Skyrmionen ihre topologische Struktur selbst nach der vollständigen Zerstörung der Photonenverschränkung bewahren. Diese Entdeckung, veröffentlicht am 30. Oktober 2026 in Nature Physics, zeigt, dass topologische Eigenschaften den Verlust einer der fragilsten Quantenverbindungen überdauern können.
Das Team unter der Leitung von Liang Feng und unter Beteiligung des Erstautors Haoqi Zhao fertigte einen Miniaturchip im Singh Center for Nanotechnology. Auf dem Chip wurde ein Paar verschränkter Photonen erzeugt, woraufhin auf eines von ihnen ein charakteristisches Polarisationsmuster aufgebracht wurde – ein Quanten-Skyrmion. Anschließend übertrugen die Forscher die topologische Eigenschaft dieses Musters auf den gemeinsamen Quantenzustand der beiden Photonen. Als das System immer stärkeren Störungen ausgesetzt wurde, einschließlich Fremdlicht, verschwand die Verschränkung, doch die bestimmende Zahl der Umläufe der Polarisationszustände im Skyrmion blieb unverändert.
Man stelle sich einen Wirbel im Haar vor: Einzelne Strähnen lassen sich verschieben, doch das Gesamtmuster und die Richtung des Wirbels bleiben erhalten. Genau so verhält sich die topologische Invariante des Skyrmions – sie ist von lokalen Störungen unabhängig, solange die kritische Zerstörungsschwelle nicht überschritten wird. Selbst nach dem Verschwinden der Verschränkung blieben allgemeinere Quantenkorrelationen erhalten, die sich über die Quantendiskord messen lassen.
Dies verändert die Vorstellung davon, wie Informationen in künftigen Quantennetzen geschützt werden können. Statt sich allein auf die fragile Verschränkung zu verlassen, lassen sich Daten in robusten topologischen Mustern kodieren, die Störungen länger standhalten. Die Entdeckung vertieft zudem das Verständnis des Zusammenhangs zwischen Topologie und Quantenkorrelationen im Allgemeinen.
Die auf einem eigens entwickelten Chip erzielten Ergebnisse bestätigen, dass Topologie unabhängig von Verschränkung existieren kann, und ebnen den Weg zu zuverlässigeren Quantenkommunikationen und Quantenberechnungen.
