"Um diesen (mehr als zweidimensionalen, Anm.) Quantenzustand zu erzeugen, haben wir zwei verschränkte Photonen-Paare in mehreren Dimensionen so manipuliert, dass ein verschränktes System aus drei Teilchen entstand", erklärt Mehul Malik vom IQOQI im Gespräch mit der "Austria Presse Agentur".

Konkret erzeugten die Forscher zwei verschränkte Photonenpaare und löschten mit einem sogenannten Quantenradierer die Information über den Ursprung der einzelnen Lichtteilchen. Damit waren alle vier Photonen miteinander verschränkt - genutzt werden können aus technischen Gründen allerdings nur drei. Von ihnen waren zwei in drei Dimensionen und eines mit den anderen in zwei Dimensionen verschränkt. Die Physiker bezeichnen dies als "asymmetrische Verschränkung".

Die Verschränkung in mehreren Dimensionen erfolgte über den Drehimpuls der Lichtteilchen. Die Forscher vergleichen dies mit drei Eiskunstläuferinnen, die grundsätzlich ihre Pirouetten im und gegen den Uhrzeigersinn drehen können. Verschränkt man sie in zwei Dimensionen, würden sie sich alle drei synchron in die gleiche Richtung drehen. Die zusätzliche Verschränkung in einer weiteren Dimension vergleicht Malik mit einer zusätzlichen Figur in der Pirouette - etwa ein Sprung.

Solche komplexen Verschränkungszustände dienen der Erforschung grundlegender quantenmechanischer Konzepte. Die Physiker können sich aber auch eine verschlüsselte Datenübertragung über künftige Quantencomputer vorstellen. Würde sich nämlich ein Dritter in den Informationsfluss einschalten, würde sich der Zustand der Photonen unwiderruflich ändern, sodass die Information verloren ginge. Dadurch ist das Abhören von Quantenkommunikation praktisch unmöglich.

Auf der Basis der neuen Quantenzustände haben die Forscher ein Kommunikationsprotokoll entwickelt, das "absolute kryptographische Sicherheit" gewährleisten soll, indem man "mehr als ein Bit an Information pro Photon kommunizieren kann", so Zeilinger. Somit ist das Neue an der Methode der asymmetrischen Verschränkung, dass mehrere Personen Informationen auf verschiedenen Ebenen abhörsicher teilen können.

"Facebook ist ein gutes Beispiel. Viele Menschen nutzen dieselben Foren und bilden Gruppen. Künftig könnte es aber so sein, dass tatsächlich kein Unbefugter die Korrespondenz einer Gruppe mitlesen kann", erklärt Malik. Auch könne die asymmetrische Verschränkung verhindern, dass jedes Mitglied einer Gruppe alle Informationen erhält. Daten-Spionen wäre somit das Handwerk gelegt.