Mit den Quanten in die Zukunft

Quantenzustände gelten seit längerem als Hoffnungsträger bei der Entwicklung neuartiger, sehr leistungsfähiger Informations- und Kommunikationstechnologien. Ein großes Hindernis auf dem Weg zum Quantencomputer stellt aber nach wie vor die technische Realisierbarkeit dar. Zahlreiche Fragen harren hier noch einer Lösung. Prof. Cirac und Prof. Zoller haben sich in ihrem nun veröffentlichten Beitrag mit dem Problem der Quantenkommunikation beschäftigt. Bei der Übertragung von Quantenzuständen gab es in den letzten Jahren große Fortschritte, die in der Öffentlichkeit vor allem im Zusammenhang mit dem Begriff "Beamen" für Furore sorgten. Das heute als realistisch angesehene Verfahren zur Übertragung von Quantenzuständen nutzt Photonen, die über Lichtleiter übertragen werden. Ein wichtiges Problem stellt dabei die zunehmende Absorption der Photonen bei größeren Entfernungen dar.

Für die Überwindung dieses Problems haben Zoller, Cirac und Kollegen den Einsatz von Quantenverstärkern vorgeschlagen. In ihrem Beitrag in Nature stellen sie nun ein Konzept vor, dass solche Quantenverstärker auf der Basis eines sehr einfachen physikalischen Aufbaus realisiert. Damit wären Übertragung von Quantenzuständen über große Distanzen in hoher Qualität möglich.

Die Gesetze der Quantenmechanik eröffnen faszinierende Perspektiven für die Kommunikation und die Informationsverarbeitung. Die gegenwärtige Entwicklung in der Physik erinnert in mancher Hinsicht an die Pionierzeit des Computers, als die Grundlagen für die moderne Informationstechnologie geschaffen wurden. Während die Fragestellungen von Forschern wie Shannon und Turing zur Zeit ihrer Entstehung hauptsächlich abstrakter Natur waren, haben sie doch die Grundlage unseres Kommunikationszeitalters geschaffen. "Aus dem gegenwärtigen Verständnis der Physik gibt es keinen fundamentalen Grund, der die Realisierung eines Quantencomputers verbieten würde. Die Frage ist daher nicht ob, sondern vielmehr wann es soweit ist," sagt Prof. Peter Zoller. Sein Partner Prof. Cirac hat die Universität Innsbruck inzwischen verlassen und ist seit Anfang Dezember Leiter des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik in Garching, München. Er will aber auch weiterhin intensiv mit seinen Innsbrucker Kollegen zusammenarbeiten.