Neue optische Fasern für die Quantencomputer-Ära: Physiker der University of Bath revolutionieren die Kommunikation

BerlinPhysiker an der Universität Bath haben neuartige optische Fasern für die Zukunft der Quantencomputer entwickelt. Quanten-Technologien bieten enorme Möglichkeiten, darunter die Lösung komplexer Probleme, die Entwicklung neuer Medikamente und die Ermöglichung sicherer Kommunikation.

Normale Glasfasern in heutigen Kabelnetzen haben feste Kerne und eignen sich nicht für die Quantenkommunikation. Die neuen Fasern aus Bath hingegen besitzen einen einzigartigen Kern mit Lufttaschen, die sie besser für diesen Zweck geeignet machen.

Dr. Kristina Rusimova von der Universität Bath erklärte, dass ihre Fasern das Licht auf eine einzigartige Weise übertragen. Herkömmliche Glasfasern beschränken die Lichtwellenlängen aufgrund von Siliconglas, was für Einzelphotonenquellen, Qubits und andere Quantenkomponenten ungeeignet ist. Hingegen wurden die speziellen Fasern aus Bath entwickelt, um diesen speziellen Anforderungen gerecht zu werden.

Hauptmerkmale umfassen:

• Mikrostrukturierter Kern mit Lufttaschen
• Kompatibilität mit Einzelphotonenquellen und Qubits
• Potenzial zur Integration von Quantenrepeatern

Licht und sein Potenzial für die Quantencomputerei

Licht hat potenzielles Potenzial für die Quantencomputerei. Photonen, die Lichtpartikel, haben besondere Eigenschaften. Eine wichtige Eigenschaft ist die Quantenverschränkung. Zwei verschränkte Photonen können gegenseitig ihre Informationen teilen und beeinflussen, auch wenn sie weit voneinander entfernt sind. Dies könnte zu enorm leistungsfähiger Rechenleistung führen. Im Gegensatz zu klassischen Bits können verschränkte Photonen gleichzeitig sowohl Eins als auch Null sein.

Dr. Cameron McGarry, der früher in Bath arbeitete, betonte in einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung die Bedeutung eines Quanteninternets. Für dieses neue Internet sind spezielle Glasfasern erforderlich, die sich von den derzeit verwendeten unterscheiden. Diese Fasern werden groß angelegte Quantennetzwerke und neue Technologien ermöglichen.

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Forscher sprachen über die Herausforderungen bei der Schaffung eines Quanteninternets. Spezielle Glasfasern sind dafür unerlässlich. Sie ermöglichen die Langstreckenkommunikation und den Einsatz von Quantenrepeatern. Quantenrepeater erhöhen die Reichweite der Quantentechnologie.

Spezialfasern bieten weit mehr Anwendungsmöglichkeiten als nur die Vernetzung von Knotenpunkten. Sie können beispielsweise die Quantencomputing-Fähigkeiten an diesen Stellen unterstützen. Ebenso könnten sie verschränkte Photonen erzeugen, Wellenlängen verändern, als verlustarme Schalter fungieren oder als Speichermedium für Quanteninformationen dienen.

Dr. McGarry erklärte den speziellen Aufbau dieser Fasern. Dank der Lufteinschlüsse können Wissenschaftler das Verhalten von Licht verändern. Dies ermöglicht die Erzeugung von gepaarten Photonen, die Farbänderung von Photonen und das Einfangen von Atomen innerhalb der Fasern.

Dr. Kerrianne Harrington, eine Postdoktorandin, betonte den schnellen Fortschritt in der Entwicklung von mikrostrukturierten optischen Fasern. Diese sind von großer Bedeutung für die Industrie. Die Forschung des Teams aus Bath zeigt vielversprechende Entwicklungen und mögliche Vorteile für zukünftige Quantentechnologien.

Dr. Alex Davis, ein Stipendiat für beschleunigte Karrieren in der Quantenforschung, erklärte, dass diese Fasern Licht fest halten und über weite Strecken transportieren können. Dies ist entscheidend für die Erzeugung spezieller Quantenlichtzustände. Sie finden Anwendung in der Quantencomputing, präzisen Messungen und sicheren Datenverschlüsselung.

Ziel ist es, ein Quanten-Gerät zu entwickeln, das leistungsfähiger ist als ein herkömmlicher Computer. Forscher aus Bath haben Herausforderungen identifiziert, die neue Forschungsrichtungen eröffnen könnten. Die von ihnen gefertigten spezialisierten Fasern könnten uns diesem Ziel näher bringen.