Von Christopher Schrader

Wissenschaftler-Teams aus Kopenhagen und Garching haben erstmals einen Transport der Eigenschaften zwischen Licht und Materie verwirklicht. Das neue Experiment ist ein wichtiger Schritt hin zum Quantencomputer.

Wenn Physiker von Teleportation sprechen, dann sehen viele Zuhörer das Raumschiff Enterprise vor dem inneren Auge.

Die Besatzung des Fernseh-Raumschiffs "beamte" sich selbst regelmäßig auf fremde Planeten.

Tatsächlich aber arbeiten die Forscher hart daran, diese Assoziation hinter sich zu lassen und den berührungslosen Transport der Eigenschaften von Licht und Materie (die Zusammensetzung in einem Körper wäre so eine Eigenschaft) zum Alltag werden zu lassen.

"Teleportation wird wahrscheinlich ein unverzichtbares Element jedes zuverlässigen Systems sein, das Quanteninformation verarbeiten soll", also zum Beispiel eines Quantencomputers, schreiben zwei Physiker von der Harvard-Universität in der aktuellen Ausgabe von Nature.

Sie loben damit den Erfolg eines Teams aus Kopenhagen und Garching, das soeben erstmals die Teleportation zwischen Licht und Materie, in diesem Fall zwischen einem Laserstrahl und einer Ansammlung von Atomen verwirklicht hat (Nature, Bd. 443, S. 557, 2006).

Wichtiger Schritt in Richtung Quantencomputer

Zwischen Licht und Licht sowie zwischen Materie und Materie war das vorher schon gelungen.

Das neue Experiment aber sei ein wichtiger Schritt hin zum Quantencomputer, sagen die Kommentatoren von Harvard. In einem solchen Rechner könnten eines Tages Atome die Speicher und Lichtstrahlen die Leiterbahnen ersetzen.

Den Einsen und Nullen, mit denen herkömmliche Computer Information darstellen, entsprächen Eigenschaften wie die Ausrichtung eines magnetischen Moments ("Spin") oder die Polarisation, also die Schwingungsrichtung, von Licht.

Die nun erfolgte, erste eigentliche Teleportation hat die dänisch-deutsche Gruppe um Eugene Polzik vom Niels-Bohr-Institut in Kopenhagen mit einer komplexen Apparatur vorbereitet. Etwa eine Billion Cäsium-Atome wurden bei Raumtemperatur in einer kleinen Zelle eingeschlossen; ein Magnetfeld richtete die Spins gleichförmig aus.

Dann ließen die Physiker einen Laserpuls durch die Zelle zucken. Das führte dazu, dass sich die Spins der Atome und die Polarisation des Lichtstrahls "verschränkten"; dieser Begriff aus der Quantenmechanik bedeutet, dass die Eigenschaften der beteiligten Teilchen innig gekoppelt bleiben, wenn die Partner auseinanderfliegen.