Verschränkte Photonen versprechen Computer mit Lichtgeschwindigkeit
In der heutigen Physik spielt Verschränkung eine immer wichtigere Rolle. Es ist die unwiderrufliche Signatur einer Quantenaffinität zwischen entfernten Teilchen. Dieses bereits 70 Jahre alte Paradigma war bis jetzt der Grundstein in unserem immer noch unsicheren Verständnis des Universums. Doch vor Kurzem hat die Quantenphysik den Weg zu einer radikal neuen Technologie zur Manipulation, Übertragung und Speicherung von Informationen geebnet. Durch Ausnutzung quantenmechanischer Phänomene können Quantenrechner gleichzeitig alle möglichen Zustände verschränkter Teilchen als Input empfangen. In dieser Hinsicht scheint man in der Quantenoptik die bislang vielversprechendsten Verschränkungen realisiert zu haben. Die Projektpartner von ARTESIT haben wie Virtuosen eine Ansammlung von gefertigten Kristallen, Spiegeln und Linsen aufeinander so abgestimmt und harmonisiert, dass verschränkte Photonen in einer bisher unerreichten Rate produziert werden. Als Teil ihrer Forschung haben sie einen Lichtstrahl durch einen speziellen nicht-linearen Kristall geschickt. Ab und zu interagierten Photonenpaare derselben Farbe in einer sogenannten "Vier-Wellen-Mischung", wodurch sie in zwei neue, verschränkte Photonen umgewandelt wurden, eines das röter und eines das blauer ist als das Ursprüngliche. Ein größeres Problem, mit dem die Forscher zunächst konfrontiert waren, war, dass die verschränkten Photonen zunächst in verschiedene Richtungen ausgesendet wurden und mit vielen Polarisationsphasen, die in unterschiedlichen Beziehungen zueinander stehen - wobei jedes wie ein einzelner Sänger in einem Chor agierte. Die Forscher mussten einen Weg finden, die Produktion verschränkter Photonenpaare besser zu harmonisieren. Dazu lenkten sie die Photonen durch einen weiteren Kristall, wodurch sie Verzerrungen bei der Verschränkungsqualität entfernten. Das entspricht der Arbeit einer Korrekturlinse in einem Teleskop, die Farbverzerrungen entfernt und die Bildqualität verbessert. Die Quantenverschränkung wurde durch die Einführung der Versuchsergebnisse in eine mathematische Ungleichung, die Bellsche Ungleichung, demonstriert. Bis dahin konnten Wissenschaftler, die eine schwache Quelle verschränkter Photonen verwendeten, die Quantenwelt nur durch eine beschlagene Fensterscheibe beobachten. Die Projektpartner von ATESIT hoffen, dass mit dieser hellen Lichtquelle Phänomene sichtbar werden, die ihnen bislang verborgen waren. Diese zurzeit noch im theoretischen Stadium befindliche Forschung könnte Wissenschaftler mit dem Wissen ausstatten, um Computer weiter aufzurüsten, auch nachdem die traditionellen Fertigungsverfahren erschöpft wurden.
