Quantenhopser statt Sprünge

» Von Jens Stark , 30.08.2002 10:39.

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Kryptografie doch möglich

Während der Quantencomputer klassische Kryptografie unbrauchbar macht, gibt es doch Verfahren, um auch mit Hilfe der Quantenmechanik Texte zu verschlüsseln. Konkret bietet sie vor allem die Möglichkeit, einen Schlüssel sicher zu übertragen. Wegen der Superposition von Photonen und deren Vernichtung, wenn sie gemessen wird (Dekohärenz), merkt der Empfänger des Schlüssels sofort, ob jemand versucht hat, den Schlüssel auf dem Weg vom Empfänger zum Sender abzufangen. Jeder Lauschangriff ist daher zum Scheitern verurteilt. Die Quantenverschlüsselung wurde sogar bereits erfolgreich getestet. Und dieses Jahr hat das Genfer Start-up ID Quantique ein erstes kommerzielles Produkt in diesem Bereich vorgestellt.

Eine weitere Möglichkeit, die vor allem die Fantasie von Startrek-Fans anzuregen vermag, ist die grundsätzliche Möglichkeit, Quantenzustände wegen ihrer Verschränkung zu teleportieren. Bislang war diese Form der Übermittlung, die am ehesten mit Faxen verglichen werden kann, mit dem Unterschied, dass beim Beamen das Orginal nicht mehr da ist, nur über recht kurze Distanzen möglich. Der Grund ist die hohe Störanfälligkeit der Polarisation der Quanten. Seit gut einem Jahr hat allerdings Zeilinger die räumliche Beschränkung durchbrochen. Er hat ein Reinigungsverfahren der 'Leitung', über die die Quantenzustände übertragen werden, vorgestellt, und dies mit herkömmlichen Mitteln. Alles, was es dazu braucht, ist ein 'Polarising Beam Splitter' genanntes Gerät. Dabei handelt es sich um eine Art Spiegel, mit dem eintreffende Photonen anhand ihrer Polarisation umgeleitet werden können. Abgeschwächt verschränkte Zustände können so verstärkt werden. Die Lichtquanten bleiben über lange Distanzen verschränkt.

Zudem haben Forscher vor kurzem an der holländischen Universität Leiden gezeigt, dass das Entanglement stärker ist als bislang angenommen. Eine Gruppe um Erwin Altewischer liess nämlich in einer Versuchsanordnung die Photonen auf eine Goldschicht prallen. Diese wies 200 Nanometer grosse Löcher auf. Das ist zu klein, als dass sich die Photonen selbst durchzwängen könnten. Allerdings erzeugen sie beim Aufprall Plasmon genannte Elektronenwellen, die durch die Löcher schlüpfen. Diese senden auf der anderen Seite angelangt wieder Photonen aus. Messungen zeigten sodann, dass diese Photonen nach wie vor verschränkt waren.

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