Wien, \u00d6sterreich – Eine internationale Forschergruppe unter der Leitung von Philip Walther von der Universit\u00e4t 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 durchzuf\u00fchren. Dabei gelang es ihnen, die Quanteninterferenz zwischen mehreren einzelnen Photonen zu demonstrieren. Dieser Erfolg im optischen Quantencomputing ebnet den Weg f\u00fcr zuk\u00fcnftige, skalierbarere Quantentechnologien. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit wurden in der angesehenen wissenschaftlichen Zeitschrift Science Advances ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n
Die Interferenz zwischen einzelnen Photonen, ein grundlegendes Ph\u00e4nomen in der Quantenoptik, bildet die Grundlage f\u00fcr 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 erm\u00f6glicht.<\/p>\n
In herk\u00f6mmlichen Multi-Photonen-Experimenten wird \u00fcblicherweise das sogenannte r\u00e4umliche Kodieren verwendet, bei dem die Photonen in separaten Bahnen manipuliert werden, um Interferenzen zu demonstrieren. Die Durchf\u00fchrung dieser Experimente erfordert komplexe Anordnungen mit vielen Komponenten, was zu einem hohen Ressourcenverbrauch und einer geringen Skalierbarkeit f\u00fchrt.<\/p>\n
Das internationale Forscherteam, bestehend aus Wissenschaftlern der Universit\u00e4t Wien, des Politecnico di Milano und der Universit libre de Bruxelles, w\u00e4hlte eine alternative Methode, die auf zeitlicher Kodierung basiert. Bei dieser Technik wird das zeitliche Erscheinen der Photonen manipuliert, nicht jedoch ihre r\u00e4umliche Verteilung.<\/p>\n
Um diesen Ansatz umzusetzen, haben sie am Christian-Doppler-Labor der Universit\u00e4t Wien eine innovative Architektur entwickelt, bei der eine Glasfaser in Form einer Schleife genutzt wird. Durch dieses Design k\u00f6nnen dieselben optischen Komponenten f\u00fcr alle Photonen verwendet werden, was eine effiziente Multiphotoneninterferenz mit minimalen optischen Komponenten erm\u00f6glicht.<\/p>\n
Lorenzo Carosini, der Erstautor von der Universit\u00e4t Wien, erkl\u00e4rt: „In unserem Experiment konnten wir die Quanteninterferenz von bis zu acht Photonen beobachten, was den Rahmen der meisten bisherigen Experimente \u00fcbertrifft. Unser Ansatz zeichnet sich durch seine Vielseitigkeit aus, da sowohl das Interferenzmuster als auch die Gr\u00f6\u00dfe des Experiments angepasst werden k\u00f6nnen, ohne den optischen Aufbau zu ver\u00e4ndern.“<\/p>\n
Die Ergebnisse verdeutlichen eine deutliche Verbesserung in der Nutzung von Ressourcen im Versuchsaufbau im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen r\u00e4umlichen Kodierungsans\u00e4tzen und legen somit den Grundstein f\u00fcr eine leichtere Zug\u00e4nglichkeit und Skalierbarkeit von Quantentechnologien.<\/p>\n
Die vorgestellte Methode k\u00f6nnte einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der Quantentechnologie leisten und neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr Anwendungen im Bereich des optischen Quantencomputings er\u00f6ffnen. Durch die ressourcenschonende Nutzung von Quantenlicht k\u00f6nnte es in Zukunft einfacher werden, komplexe Berechnungen durchzuf\u00fchren und Quanteninformation zu verarbeiten. Die Forschergruppe plant nun, ihre Ergebnisse weiter zu erforschen und m\u00f6gliche Anwendungen zu untersuchen.<\/p>\n
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