Erweitertes Beamen: Nach Qubits jetzt auch Qutrits

Wiener Physikern gelang die Teleportation höherer Quantenzustände.

Anton Zeilinger.
Anton Zeilinger.
Anton Zeilinger. – (c) APA/HERBERT PFARRHOFER

Das war ein Aufsehen, als es 1997 ein Team um Anton Zeilinger erstmals gelang, einen quantenphysikalischen Zustand unvermittelt von einem Teilchen auf ein anderes, weit entferntes zu übertragen! Teleportation heißt das. Schon damals sprach auch die Fachwelt gern salopp von Beamen, wohl wissend, dass nicht materielle Teilchen übertragen werden, sondern nur Zustände von Teilchen.

Damals – und bisher – beruhte solche Teleportation auf der für die Quantenwelt typischen Verschränkung zwischen Teilchen, von denen man zwei Zustände unterscheiden kann, etwa positiven und negativen Spin. Ebenso typisch für die Quantenwelt ist, dass sich ein Teilchen nicht entweder im einen Zustand oder im anderen Zustand befinden muss, sondern auch in einer Überlagerung beider Zustände sein kann. Das nennt man ein Qubit. Entsprechend nennt man Überlagerung von drei Zuständen ein Qutrit. Schon im Oktober 2018 gelang es Physikern um Zeilinger und Manuel Erhard, drei Fotonen, die in je drei Zuständen sein können (realisiert durch drei Glasfasern, in denen sie sein können), zu Qutrits zu verschränken. Nun berichten sie in Physical Review Letters, dass sie solche Zustände auch teleportieren können. Die Versuchsanordnung könne auch auf eine größere Anzahl von Zuständen erweitert werden, meint Erhard: „Die Realisierung ist nur mehr ein technisches Problem.“

Im „Quanten-Internet“ könnten solche Zustände helfen, noch mehr Information zu transportieren als mit Qubits, meinen die Physiker. Und wenn sie einmal bis zu sechs Zuständen kommen, also zu Qusixts, können sie endlich mit Quantenwürfeln spielen . . . (tk)

("Die Presse", Print-Ausgabe, 20.08.2019)

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