Durchbruch in der Physik: Forscher finden Puzzleteil fürs Internet der Zukunft

Quantencomputer entziehen sich unserem Verständnis von Realität. Sie arbeiten in Spektren der Quantenmechanik, helfen aber schon heute komplexeste Probleme in allerlei Alltags-Feldern zu lösen. Der neueste Erfolg könnte der Anfang von etwas wirklich Großem werden – buchstäblich. (Bild: Adobe Firefly, KI-generiert)

Beamen, wie aus Star Trek, ist seit Jahrzehnten ein Traum der Menschheit. Ob wir jemals Kirk, Picard, Scotty, La Forge und Co. nacheifern können, bleibt fraglich.

Aber wir haben ein Feld, mit dem wir uns ihnen zumindest annähern. Forscher haben nun geschafft, was lange als fast unmöglich galt: die Teleportation eines Quantengatters von einem Quantencomputer zum anderen – ohne physische Verbindung.

Wir erklären euch, weshalb dieser wie herkömmliches W-LAN anmutende Erfolg das technologische Fundament für bisher Unerreichbares legt.

Er stellt einen ersten Schritt hin zum Internet der Zukunft sowie auf dem Weg zur Lösung eines Kernproblems von Quantencomputern dar.

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Quantenreise per Lichtsignal

Weswegen ist jetzt das Kopieren von, vereinfacht ausgedrückt, Daten bei Quantencomputern ein Problem? Es ist klassisch betrachtet unmöglich. Denn Superpositionszustände (die Qubits) können nicht kopiert werden.

Hierdurch würde ihr Zustand geändert. Forscher aus Oxford umgingen dies nach ihrer Studie, indem sie mittels Photonen eine Verbindung herstellten, quasi ein Quanten-W-LAN über Lichtteilchen.

Auf diesem Wege verschmolzen sie vereinfacht gesagt kurzzeitig zwei Quantencomputer miteinander, indem sie ein Quantengatter über diese Lichtverbindung teleportierten.

Warum ist die Teleportation von Quantengattern so wichtig?

Quantencomputer haben seit Langem schon mit einer Herausforderung zu kämpfen: Sie haben sich als kostspielig und aufwendig in der Konstruktion erwiesen. Aufwand, Problemquellen und Kosten wachsen unproportional an, je größer der Entwurf.

Es ist also weit einfacher und günstiger viele kleine Quanten-Rechner zu bauen, als einen großen. Der Erfolg der Oxforder-Wissenschaftler ermöglicht theoretisch den Zusammenschluss diverserer Mini-Quanten-Einheiten, um einen Super-Quantencomputer zu erschaffen.

Des Weiteren begünstigt diese Errungenschaft den Aufbau eines vielleicht in Zukunft globalen Quanten-Internets. In diesem wären Tausende miteinander verbunden, um als erdumspannendes künstliches Quanten-Gehirn gemeinsam Probleme zu lösen.

Wichtig dafür ist die Teleportation von verschränkten Photonen über herkömmliche Glasfaserkabel. Das gelingt inzwischen über große Distanzen – und sogar parallel zu normalem Alltagsdatenverkehr, wie wir euch hier ausführlich erklärt haben.

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Obschon der Fortschritt des Teams beachtlich ist, kann es nur der erste Schritt auf einem langen Weg hin zum Quanten-Internet sein.

Sie erreichten nämlich nur eine Genauigkeit von 86 Prozent, das ist weit mehr als jemals zuvor, aber immer noch viel zu wenig für einen Alltagseinsatz. Die für praktische Quantencomputer erforderlichen Fehlertoleranz liegt bei unter 0,01 Prozent.