Ein Team in China hat die Distanz, über die Atome quantenverschränkt bleiben können, auf 50 Kilometer ausgedehnt, viermal weiter als jedes bisherige Experiment. Der neue Rekord, erzielt von Forschern der University of Science and Technology of China in Hefei, erweitert die Grenzen des Möglichen in der Quantenkommunikation und könnte die Art und Weise, wie zukünftige Netzwerke aufgebaut werden, neu gestalten.
Ein Sprung von 12,5 auf 50 Kilometer
Der bisherige Rekord für Atom-Verschränkung lag bei 12,5 Kilometern. Das chinesische Team hat diesen mehr als vervierfacht, mit einem Aufbau, der zwei Labore verband, die durch ein Glasfaserkabel verbunden waren. Es gelang ihnen, zwei Wolken aus Rubidiumatomen, jede mit etwa einer Milliarde Atomen, über die 50-Kilometer-Spanne zu verschränken. Das Experiment stützte sich auf eine Technik, die den Quantenzustand der Atome in Photonen umwandelt, die dann durch die Faser reisen und am anderen Ende gemessen werden.
Warum dies für zukünftige Quantennetzwerke wichtig ist
Verschränkung ist ein Phänomen, bei dem Teilchen so miteinander verbunden werden, dass der Zustand des einen das andere sofort beeinflusst, egal wie weit sie voneinander entfernt sind. Jahrelang haben Wissenschaftler darum gekämpft, diese fragile Verbindung über lange Distanzen aufrechtzuerhalten, weil Photonen in Glasfaserkabeln tendenziell verloren gehen oder gestört werden. Das chinesische Team überwand dies durch einen speziellen Speicher, der den Quantenzustand der Atome speichert und dann als Photon freisetzt, das die 50-Kilometer-Distanz mit minimalem Verlust zurücklegen kann. Dieser Ansatz, bekannt als Quanten-Repeater, gilt als ein Schlüsselschritt auf dem Weg zu einem praktikablen Quanteninternet.
Das Experiment fand in der Stadt Hefei in der Provinz Anhui statt, wo die beiden Labore in verschiedenen Gebäuden auf dem Universitätscampus eingerichtet waren. Die Forscher wählten diesen Ort, weil er eine realistische städtische Umgebung bot, wobei das Glasfaserkabel durch die Infrastruktur der Stadt verlief. Anwohner waren nicht direkt beteiligt, aber die Leistung hat weltweit Aufmerksamkeit in der Physik-Community erregt, da sie zeigt, dass Quantenverschränkung über Distanzen überleben kann, die für reale Anwendungen relevant sind.
Der Rekord ist nicht nur eine Zahl. Er zeigt, dass die Technologie, die für Quantennetzwerke benötigt wird, sich vom Labor ins Feld bewegt. Die Fähigkeit, Atome über 50 Kilometer zu verschränken, bedeutet, dass zukünftige Quantenkommunikationssysteme mit bestehender Glasfaserinfrastruktur gebaut werden könnten, ohne Satelliten oder andere exotische Hardware. Dies bringt den Traum eines sicheren, quantenverschlüsselten Internets einen Schritt näher an die Realität.
Während das Experiment ein Meilenstein ist, erinnert es auch daran, wie viel Arbeit noch bleibt. Der Erfolg des Teams beruhte auf extrem präziser Kontrolle der Atome und Photonen, und die Skalierung auf noch längere Distanzen wird weitere Innovation erfordern. Aber vorerst steht der Rekord als Zeugnis dafür, was möglich ist, wenn Neugier und Ingenieurskunst zusammenkommen.
