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Wissenschaft Forscher entwickeln Mini-Quantenspeicher für die Massenproduktion

Quelle: Universität Basel 1 min Lesedauer

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Netzwerke wie das Internet oder das Mobilfunknetz sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Ähnliche Netzwerke könnten auch schon bald für Quantentechnologien entstehen. Doch dafür braucht es passende Speicherelemente.

In der nur wenige Millimeter grossen, mit Rubidiumatomen gefüllten Glaszelle können Lichtpulse gespeichert und wieder ausgelesen werden.(Bild: Universität Basel, Departement für Physik/Scixel)
In der nur wenige Millimeter grossen, mit Rubidiumatomen gefüllten Glaszelle können Lichtpulse gespeichert und wieder ausgelesen werden.
(Bild: Universität Basel, Departement für Physik/Scixel)

Forscher der Universität Basel haben ein Quantenspeicherelement hergestellt, das auf Atomen in einer winzigen Glaszelle basiert. Laut einer Mitteilung könnten solche Quantenspeicher in Zukunft in Massenproduktion auf einem Wafer hergestellt werden. Für die Forscher ist es ein erster Baustein, um etwa ein Quanten-Netzwerk zu entwickeln, um Nachrichten abhörsicher zu übertragen oder Quantencomputer miteinander zu verbinden. Ihre Ergebnisse erschienen zuerst im Fachmagazin Physical Review Letters.

Um Quanteninformation zu übermitteln, sind Lichtteilchen sehr geeignet, so die Forscher. Mit Photonen lassen sich Quanteninformationen über Glasfasern und zu Satelliten übertragen oder in ein Quantenspeicherelement leiten. Dort müsse der quantenmechanische Zustand der Photonen möglichst präzise eingelagert und nach einer Speicherzeit wieder in Photonen umgewandelt werden können. Die Basler Forscher konnten dafür bereits Rubidiumatome in einer Glaszelle verwenden, jedoch war diese vor zwei Jahren noch mehrere Zentimeter groß.

Für die nur wenige Millimeter große Zelle mussten sie diese auf 100 Grad Celsius erhitzen, um so den Dampfdruck zu erhöhen. Zudem setzten sie die Atome einem Magnetfeld von 1 Tesla aus, mehr als zehntausend Mal stärker als das Erdmagnetfeld. Dadurch wurden die atomaren Energiezustände so verschoben, dass die Quantenspeicherung der Photonen mit Hilfe eines zusätzlichen Laserstrahls einfacher wurde, heißt es weiter. Mit dieser Methode konnten Photonen für etwa 100 Nanosekunden gespeichert werden. Von diesem Miniatur-Quantenspeicher können laut den Forschern rund 1000 Exemplare parallel auf einem Wafer produziert werden. Damit dieser effizienter wird, wollen die Forscher zunächst in einem nächsten Projekt das Format der Glaszelle optimieren, um die Speicherdauer der Photonen zu erhöhen.

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