Quantenlicht revolutioniert Quantentechnologie: Forscher zeigen bahnbrechenden Fortschritt im optischen Quantencomputing

Wien, Österreich – Eine internationale Forschergruppe unter der Leitung von Philip Walther von der Universität Wien hat einen wichtigen Fortschritt im Bereich der Quantentechnologie erreicht. Sie konnten erfolgreich zeigen, wie Quantenlicht auf eine ressourcenschonende Weise genutzt werden kann, um Berechnungen durchzuführen. Dabei gelang es ihnen, die Quanteninterferenz zwischen mehreren einzelnen Photonen zu demonstrieren. Dieser Erfolg im optischen Quantencomputing ebnet den Weg für zukünftige, skalierbarere Quantentechnologien. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit wurden in der angesehenen wissenschaftlichen Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.

Die Interferenz zwischen einzelnen Photonen, ein grundlegendes Phänomen in der Quantenoptik, bildet die Grundlage für das optische Quantencomputing. Hierbei handelt es sich um die Nutzung der Eigenschaften des Lichts, wie beispielsweise seinem Welle-Teilchen-Dualismus, um Interferenzmuster zu erzeugen. Dadurch wird die Kodierung und Verarbeitung von Quanteninformation ermöglicht.

In herkömmlichen Multi-Photonen-Experimenten wird üblicherweise das sogenannte räumliche Kodieren verwendet, bei dem die Photonen in separaten Bahnen manipuliert werden, um Interferenzen zu demonstrieren. Die Durchführung dieser Experimente erfordert komplexe Anordnungen mit vielen Komponenten, was zu einem hohen Ressourcenverbrauch und einer geringen Skalierbarkeit führt.

Das internationale Forscherteam, bestehend aus Wissenschaftlern der Universität Wien, des Politecnico di Milano und der Universit libre de Bruxelles, wählte eine alternative Methode, die auf zeitlicher Kodierung basiert. Bei dieser Technik wird das zeitliche Erscheinen der Photonen manipuliert, nicht jedoch ihre räumliche Verteilung.

Um diesen Ansatz umzusetzen, haben sie am Christian-Doppler-Labor der Universität Wien eine innovative Architektur entwickelt, bei der eine Glasfaser in Form einer Schleife genutzt wird. Durch dieses Design können dieselben optischen Komponenten für alle Photonen verwendet werden, was eine effiziente Multiphotoneninterferenz mit minimalen optischen Komponenten ermöglicht.

Lorenzo Carosini, der Erstautor von der Universität Wien, erklärt: „In unserem Experiment konnten wir die Quanteninterferenz von bis zu acht Photonen beobachten, was den Rahmen der meisten bisherigen Experimente übertrifft. Unser Ansatz zeichnet sich durch seine Vielseitigkeit aus, da sowohl das Interferenzmuster als auch die Größe des Experiments angepasst werden können, ohne den optischen Aufbau zu verändern.“

Die Ergebnisse verdeutlichen eine deutliche Verbesserung in der Nutzung von Ressourcen im Versuchsaufbau im Vergleich zu herkömmlichen räumlichen Kodierungsansätzen und legen somit den Grundstein für eine leichtere Zugänglichkeit und Skalierbarkeit von Quantentechnologien.

Die vorgestellte Methode könnte einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der Quantentechnologie leisten und neue Möglichkeiten für Anwendungen im Bereich des optischen Quantencomputings eröffnen. Durch die ressourcenschonende Nutzung von Quantenlicht könnte es in Zukunft einfacher werden, komplexe Berechnungen durchzuführen und Quanteninformation zu verarbeiten. Die Forschergruppe plant nun, ihre Ergebnisse weiter zu erforschen und mögliche Anwendungen zu untersuchen.

Schlagwörter: Wien + Quantencomputing + Philip Walther

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