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News: Verschränkt über die Donau

Vor einiger Zeit zeigten Forscher, dass die Teleportation zumindest von einzelnen Lichtteilchen funktioniert. Doch dabei war die Reichweite überaus begrenzt. Forschern aus Österreich gelang jetzt die Überwindung der Donau.
Das Verhalten verschränkter Photonen scheint dem gesunden Menschenverstand zu widersprechen. Denn wird ein solches Teilchenpaar getrennt und sodann die Polarisation des einen Photons bestimmt, wird augenblicklich auch die Polarisation des Partners festgelegt – selbst wenn er sich am anderen Ende des Universums befände.

Zumindest sagt das die Theorie voraus. Doch bei der praktischen Umsetzung zeigt sich, dass die Verschränkung von Lichtteilchen ein äußerst empfindliches Gebilde ist. Wenn die Photonen mit Luftmolekülen in der Atmosphäre wechselwirken oder gar eines von ihnen absorbiert wird, geht ihre innige Verbundenheit verloren. Deshalb gelang es bisher im offenen Raum allenfalls, verschränkte Photonen ein paar Meter weit zu übertragen.

Davon ließen sich aber Markus Aspelberger und seine Kollegen von der Universität Wien nicht entmutigen. Sie wollten die Reichweite verschränkter Photonen in der freien Wildbahn erhöhen und setzten sich bei ihrem Freilandversuch ein naheliegendes Ziel: die Überwindung der Donau.

Dazu fanden sich die Wissenschaftler eines Nachts bei null Grad Celsius und Windgeschwindigkeiten von stürmischen 50 Kilometern in der Stunde mit einem tragbaren, mit Benzin angetriebenen Infrarotlaser am Ufer des Flusses ein.

Mit dem Laser erzeugten die Forscher etwa 20 000 verschränkte Photonenpaare pro Sekunde. Diese wurden voneinander getrennt und der eine Strahl vom Fluss weg zu einem etwa 150 Meter entfernten Empfänger gesendet, bestehend aus einem Teleskop, einem Polarisationsfilter und einem Lichtdetektor. Der andere Strahl dagegen wurde über die Donau hinweg 500 Meter weit zu einer weiteren baugleichen Messstation geschickt.

Tatsächlich kamen etwa 4000 Photonenpaare pro Sekunde an den Lichtdetektoren an. Doch waren diese immer noch verschränkt? Um das zu klären, analysierten die Forscher die Eigenschaften der zeitgleich ankommenden Teilchen.

Tatsächlich waren die Polarisationen der zeitgleich an den beiden Empfänger ankommenden Photonen miteinander korreliert - obwohl eine bisher unerreichte Entfernung von 600 Metern zwischen ihnen lag und die beiden Messstationen aufgrund von Baumwipfeln und Oberleitungen nicht einmal Sichtkontakt zueinander hatten.

Das Senden von beschränkten Photonen scheint also auch über längere Distanzen und auch bei nicht gerade idealen Bedingungen zu funktionieren, sofern nur genügend Teilchenpaare erzeugt werden.

Allerdings kamen Aspelmeyer und seinen Kollegen damit noch nicht an die Reichweite heran, die mit der Übertragung via Glasfaserkabeln möglich ist. Hier gelang es bereits, einige Kilometer zu überbrücken. Zudem musste das Experiment bei Sonnenaufgang abgebrochen werden, weil angesichts des Sonnenlichts die künstlich erzeugten Photonen kaum mehr messbar waren.

Dennoch glaubt Nicolas Gisin von der Universität Genf: "Das Experiment ist ein bedeutender Schritt in die richtige Richtung." Und Teamleiter Anton Zeilinger von der Universität Wien ist zuversichtlich, dass sie die Störungen durch die Atmosphäre in den Griff bekommen werden.

Dann ließen sich möglicherweise eines nicht allzu fernen Tages verschränkte Photonen in den Weltraum und wieder zurück senden – was mithilfe von Glasfaserkabeln kaum möglich wäre. Und das wiederum würde zum Beispiel die Quanten-Teleportation von einzelnen Photonen ins All und zurück erlauben.

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