Wien. Das seltsam anmutende Phänomen der Quantenverschränkung verheißt neue Möglichkeiten in der Informationsübertragung. Ein Problem dabei ist aber die große Anfälligkeit solcher Quantennetzwerke gegenüber äußeren Störungen. Wiener Physiker zeigten nun, dass den Verzerrungen durch dieses Hintergrundrauschen mit Verschränkung in drei Dimensionen beizukommen wäre, was auch Experimente am Tag ermögliche.

Die quantenphysikalische Verschränkung macht es möglich, dass zwei Teilchen - etwa Photonen - wie durch Geisterhand miteinander verbunden bleiben. Die Messung an einem legt unmittelbar den Zustand des anderen fest, auch wenn sie beliebig weit voneinander entfernt sind. Misst man etwa an einem verschränkten Photon beispielsweise die Richtung der Lichtschwingung, schwingt augenblicklich auch das Partnerteilchen in der selben Richtung.

Diese erstaunliche Eigenschaft lässt Forscher seit geraumer Zeit an technischen Anwendungen arbeiten. Relativ weit gediehen sind bereits Überlegungen und erste Lösungen zu Quantennetzwerken, in denen Informationen zwischen Kommunikationspartnern in Laborexperimenten oder auch bereits bei Satelliten und Bodenstationen mittels verschränkter Lichtteilchen ausgetauscht werden.

Internet der Zukunft

Ansätze zur Informationsübertragung dieser Basis könnten zukünftig auch in eine Art Quanten-Internet münden - woran etwa Wissenschafter vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation Wien der Österreichischen Akademie der Wissenschaften arbeiten.

In der Laborumgebung kann man die empfindlichen Quantensysteme relativ einfach gegenüber Störungen abschirmen, außerhalb davon tut man sich bei der Übertragung allerdings mitunter recht schwer, dort nimmt das von den Forschern gefürchtete Rauschen deutlich zu. Vor allem in Anwesenheit vieler anderer Photonen - also bei Tageslicht - kann die im Normalfall flüchtige Verschränkung rasch zerstört werden.

Die Wiener Physiker um Marcus Huber haben nun eine weitere Ebene in das Quantensystem einbauen. Damit lässt sich die Anfälligkeit gegenüber Störungen reduzieren, wie sie im Fachblatt "Physical Review X" berichten. Unter diesen Voraussetzungen könnten die besonderen Eigenschaften der verschränkten Photonen auch bei starken Hintergrundgeräuschen noch eindeutig von der Umgebung unterschieden werden.

Damit könnte nun die Quantenübertragung auch von der Nacht stärker in Richtung Tag verlegt werden. Die neuen Erkenntnisse seien ein weiterer wichtiger Schritt zum Quanteninternet der Zukunft.