Qutrit statt Qubit: Physikern ist erstmals die Teleportation von dreidimensionalen Quantenzuständen gelungen. Dabei übertrugen verschränkte Photonen die Information zu gleich drei überlagerten Zuständen – ein Novum. Statt nur 0 und 1 wie bei klassischen Quantenbits transportieren die „Qutrits“ die Zustände 0, 1 und 2. Diese höherdimensionale Teleportation könnte künftige Quantennetzwerke und Quantencomputer leistungsfähiger machen.
Noch sind wir vom „Beamen“ der Science-Fiction weit entfernt, doch im Reich der Quanten ist eine Teleportation bereits möglich. Das Phänomen der Verschränkung bewirkt, dass jede Zustandsänderung eines Teilchens die gleiche Veränderung bei dem mit ihm verschränkten Partner bewirkt – instantan und unabhängig von der Entfernung. Forscher haben eine solche Quantenteleportation schon in Glasfaser-Netzwerken und auf 100 Kilometern Länge umgesetzt.
Bisher ging nur 0 oder 1
Doch eine Beschränkung gab es bisher: „Alle Teleportations-Experimente waren auf einen zweidimensionalen Ausschnitt der vielen Zustände solcher Quantensysteme begrenzt“, erklären Yi-Han Luo von der Universität für Wissenschaft und Technologie im chinesischen Hefei und seine Kollegen. Übertragen wurden damit nur die 0 oder 1 eines Quantenbits – obwohl die Quantenphysik die Überlagerung von weit mehr als nur zwei Zuständen erlaubt.
Dass eine mehrdimensionale Quantenteleportation theoretisch machbar ist, war schon seit den 1990-er Jahren bekannt. „Die tatsächliche Realisierung im Labor und die dazu benötigte Technologie mussten wir aber erst entwickeln“, erklärt Koautor Manuel Erhard vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation in Wien. Dadurch ist es den Forschern nun erstmals gelungen, diese Beschränkung aufzuheben.
