Neue Stu­die zu Quan­ten­te­le­por­ta­ti­on ver­öf­fent­licht

For­schen­de der Uni­ver­si­ty of Illi­nois at Urba­na-Cham­paign haben kürz­lich die Über­tra­gung von Quan­ten­in­for­ma­tio­nen mit­tels Ein­zel­pho­to­nen nach­ge­wie­sen. Dabei erreich­ten sie eine durch­schnitt­li­che Güte von 94 % für die über­tra­ge­nen Pola­ri­sa­ti­ons­zu­stän­de. Mög­lich wur­de dies durch den Ein­satz einer nano­pho­to­ni­schen Platt­form, die das Poten­zi­al hat, die Effi­zi­enz der Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on erheb­lich zu stei­gern. Zwar ist bekannt, dass nicht­li­nea­re Optik zur Ver­bes­se­rung der Zuver­läs­sig­keit von Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­ons­sys­te­men bei­tra­gen kann, doch frü­he­re Ver­su­che schei­ter­ten oft an der benö­tig­ten Licht­in­ten­si­tät. Um die­ses Pro­blem zu lösen, ent­wi­ckel­te das For­scher­team ein nicht­li­nea­res opti­sches Sys­tem, das auf der nano­pho­to­ni­schen Platt­form basiert und auch mit Ein­zel­pho­to­nen eine deut­lich höhe­re Effi­zi­enz ermög­licht.

Der Ein­satz der nano­pho­to­ni­schen Platt­form ebnet den Weg für eine zuver­läs­si­ge und ska­lier­ba­re Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on in rea­len Anwen­dungs­sze­na­ri­en. Eine Her­aus­for­de­rung bei der Quan­ten­te­le­por­ta­ti­on ist das soge­nann­te Mehr­pho­to­nen­rau­schen, das bei allen rea­lis­ti­schen Ver­schrän­kungs­quel­len auf­tritt: Ver­schränk­te Pho­to­nen kön­nen sich gegen­sei­tig beein­flus­sen, selbst wenn sie räum­lich weit von­ein­an­der getrennt sind. Bei ihrer Erzeu­gung ent­steht jedoch häu­fig mehr als nur ein Pho­to­nen­paar, was zu Mehr­deu­tig­kei­ten in der Infor­ma­ti­ons­über­tra­gung führt – ein ernst­zu­neh­men­des Hin­der­nis für künf­ti­ge Quan­ten­net­ze. Durch den Ein­satz nicht­li­nea­rer Optik und Ver­fah­ren wie der Sum­men­fre­quenz­ge­ne­rie­rung (SFG) konn­te die­ses Rau­schen redu­ziert und die Genau­ig­keit der Quan­ten­te­le­por­ta­ti­on wesent­lich ver­bes­sert wer­den. Die nun in einem Paper vor­ge­stell­ten Ergeb­nis­se mar­kie­ren einen wich­ti­gen Mei­len­stein auf dem Weg zu funk­ti­ons­fä­hi­gen Quan­ten­netz­wer­ken.

Quel­len­nach­wei­se: https://dailygalaxy.com/2025/04/quantum-teleportation-just-became-reality/; https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.16080