Wien. Erstmals gelang Wiener Physikern eine Übertragung von Daten mittels verdrehtem Licht. Bilder von Wolfgang Amadeus Mozart, Ludwig Boltzmann und Erwin Schrödinger wurden mithilfe von Lichttornados von der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik auf der Hohen Warte in Wien-Döbling zum drei Kilometer entfernten Empfänger auf dem Dach des Physik-Instituts in Wien-Alsergrund geschickt, berichten die Wissenschafter im Fachblatt "New Journal of Physics".

Bisher gelang das nur in ganz speziellen Glasfasern. Über größere Distanzen unter freiem Himmel hatte das noch niemand probiert, erklärte Studienautor Mario Krenn von der Fakultät für Physik der Universität Wien und dem Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Akademie der Wissenschaften. Erzeugt werden solche "Lichtschrauben", wie Anton Zeilinger, in dessen Gruppe Krenn arbeitet, das Phänomen nennt, "indem die Phase der Lichtwelle verschoben wird". Das heißt, dass sich der Zeitpunkt von Wellenberg beziehungsweise Wellental verschiebt.

Phasenverschiebung


Im konkreten Fall haben die Forscher grünes Laserlicht durch ein Flüssigkristall-Display geschickt, wobei jedes Pixel des Displays die Phase des Strahls unterschiedlich verändern kann. Das kann man sich folgendermaßen vorstellen: Ohne Phasenverschiebung zeigt sich ein einzelner Lichtpunkt, der sich - je stärker die Phase verschoben wird - in immer mehr kreisförmig angeordnete Lichtpunkte auflöst. 16 solcher räumlichen Strukturen haben die Physiker im Experiment erzeugt, um die Bilder aufzulösen. Am Zielort wurden die Lichtmuster wieder in Bilder zurückübersetzt.

"Zum ersten Mal haben wir damit gezeigt, dass Information in verdrehtes Licht übersetzt und über drei Kilometer selbst durch starke atmosphärische Turbulenzen übertragen werden kann", sagte Krenn. Das ist etwa dann von Vorteil, wenn Glasfasern nicht eingesetzt werden können - etwa bei der Kommunikation mit Satelliten.

Im konkreten Experiment lag die Datenübertragungsrate nur im Bereich von Kilobytes. Doch der Methode sind theoretisch keine Grenzen gesetzt. Die Datenrate ließe sich auch signifikant erhöhen, indem nicht nur die Phase einer Lichtwelle verschoben wird, sondern auch die Polarisation.

Doch es wird auch an die Nutzung der Methode im Bereich Quantenkommunikation gedacht - dem Spezialgebiet der Wiener Physiker. Die Phänomene der Quantenphysik ermöglichen die völlig abhörsichere Übermittlung von Informationen. Würden diese mit verdrehtem Licht gesendet, steige die Informationsdichte und damit die Robustheit der Übertragung gegen Lauschangriffe, so die Wissenschafter.