News - Forschung und Entwicklung vom 10/27/2014

Universität Saarland

Neuer Baustein für die Quantenkommunikation

Physikerinnen der Saar-Uni um Professorin Giovanna Morigi haben einen neuen Baustein für die Quantenkommunikation entwickelt.

(Bild: 2014 American Physical Society)

Gemeinsam mit Wissenschaftlern der TU Kaiserslautern schlagen sie ein Verfahren vor, das einen Frequenz-Konverter für einzelne Photonen verwirklicht: Dieser überträgt die Information einzelner Lichtteilchen effizient zwischen Telekom-Glasfaserkabeln und supraleitenden Quantenbits im Mikrowellen-Frequenzbereich und schließt so eine bestehende Lücke in der Quantenkommunikation. Bereits heute werden mithilfe von Glasfaserkabeln Informationen mit Lichtgeschwindigkeit verschickt. Diese schnelle und robuste Informationsübertragung durch Licht soll eine sichere Telekommunikation zu gewährleisten. Eine vielversprechende Speichereinheit für die Verarbeitung der Quanteninformation ist das sogenannte supraleitende Quantenbit (Superconducting Qubit). Qubits arbeiten nicht in der Lichtfrequenz der Glasfaserkabel, sondern im Frequenzbereich von Mikrowellen (im cm-Bereich). Diese Wellenlängen sind für die Übertragung über weite Strecken jedoch ungeeignet, da sie leicht absorbiert werden, wodurch Information verloren geht. Die Lücke zwischen der Informationsübertragung per Lichtsignalen und dem Auslesen und Weiterverarbeiten von Daten in Mikrowellen-Frequenzen haben die Wissenschaftler nun schließen können. Sie haben ein Verfahren entwickelt, mit dem die Frequenz eines einzelnen Telekom-Photons in die Wellenlänge von Quanten-Bits (Qubits) übertragen werden kann. Das soll durch die Kopplung an einen Kristall geschehen, in den Metallionen seltener Erden eingebracht wurden. Der Kristall agiert als Quanten-Konverter: Er absorbiert ein Telekom-Photon und emittiert ein Mikrowellen-Photon – und umgekehrt, indem seine Kopplung an das Telekomlicht und an das supraleitende Qubit durch maßgeschneiderte Quantendynamik verlustfrei ein- und ausgeschaltet wird. (vs)

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