Erfolg bei der Quantenteleportation mit "getrenntem Licht" — Fortschritte bei der Entwicklung von Quantenrepeatern durch ein deutsches Team

Quantenteleportation auch mit „unabhängigen Lichtquellen“ erfolgreich——Ein weiterer Schritt in Richtung Quanteninternet

Am 18. November 2025 gab ein Forscherteam der Universität Stuttgart in Deutschland bekannt, dass es ihnen gelungen ist, Quantenteleportation zwischen Photonen zu erreichen, die von zwei räumlich getrennten Halbleiter-Quantendots stammen. Die Studie wurde in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht und stellt einen bedeutenden Fortschritt auf dem Weg zur Realisierung von Quantenrepeatern dar, die als „Herzstück“ des Quanteninternets gelten.Phys.org

Im Folgenden wird erklärt, was dieses Ergebnis bedeutet, mit einer vereinfachten Darstellung und möglichen Reaktionen in sozialen Netzwerken.

Was ist daran so beeindruckend? Kurz gesagt…

• Bisher:Teleportation war möglich, wenn das Licht aus derselben Quelle und demselben Gerät kam.

• Diesmal:Zwischen Licht, das von zwei getrennten Quantendots ausgesendet wird,

  • wurde die Quantenteleportation erfolgreich durchgeführt, indem der „Zustand“ des einen Lichts exakt auf das andere übertragen wurde

  • Außerdem wurde dies durch Frequenzumwandlung im telekomfreundlichen Wellenlängenbereich durchgeführt.

Dies ermöglicht es, „Quantenrepeater, die weit entfernte Knoten verbinden“, auf Halbleiterbasis zu realisieren, was die Chancen erheblich erhöht.Phys.org

Das alltägliche Internet ist eigentlich ziemlich unsicher

Der Originalartikel weist zu Beginn (ziemlich direkt) auf die Gefahren des heutigen Internets hin.Phys.org

• Bankkonten und IDs werden durch Hacking gestohlen

• Phishing-Angriffe werden durch KI immer raffinierter

• Auch Verschlüsselungsmethoden könnten in Zukunft durch Quantencomputer geknackt werden

Vor diesem Hintergrund wächst die Erwartung anQuantenverschlüsselung und Quantenkommunikation.

Durch die Nutzung der Eigenschaften von Quanten kann

• „jede Abhörung Spuren hinterlassen“

• „vollständige Kopien sind verboten (das Quanten-‚No-Cloning-Theorem‘)“

eine abhörsichere Kommunikation realisiert werden.

Die Herausforderungen des Quanteninternets und der Quantenrepeater

Um ein realistisches Quanteninternet zu schaffen, ist es nahezu unerlässlich,die bestehende Glasfaserinfrastruktur weiter nutzen zu können.Phys.org

• Normales Internet:

  • Da das Lichtsignal allmählich schwächer wird, wird es alle **ca. 50 km mit einem Lichtverstärker „lautstärker“** gemacht

• Quanteninternet:

  • Da Quantenzustände nicht kopiert werden können,kann nicht auf die gleiche Weise „verstärkt“ werden

Hier kommen **Quantenrepeater** ins Spiel.

• Es handelt sich nicht um „einfache Verstärker“, sondern um

• Geräte, die „Quanteninformationen an einem Zwischenknoten auf ein anderes Photon teleportieren und wie einen Staffelstab weiterreichen“

Das aktuelle Ergebnis kann als Durchbruch in Bezug auf den schwierigsten Teil der „Staffelstabübergabe“ für die Realisierung dieser Quantenrepeater angesehen werden.Phys.org

Vereinfachte Darstellung des Experiments

1. Zwei Quantendots befinden sich jeweils an unterschiedlichen Orten

• Quantendot:

  • Eine Struktur in einem Halbleiter von Nanometergröße, die wie ein „künstliches Atom“ ist

  • Da es eine bestimmte Energie besitzt,kann es unter bestimmten Bedingungen als Lichtquelle fungieren, die „gleichartige“ Photonen emittiert.Phys.org+1

Im aktuellen Experiment wurden

• QD1: Einzelphotonenquelle (emittiert nur ein Photon)

• QD2: Quelle fürverschränkte Photonpaare

jeweils verwendet.Nature

2. Die „zu teleportierenden Informationen“ werden auf das erste Photon geladen

• Das Photon, das von QD1 emittiert wird, wird

  • als Quanteninformation in Polarisation (horizontal/vertikal oder deren Überlagerung) kodiert

• Dies ist das „Photon, das die zu teleportierenden Informationen trägt“.Nature

3. Das zweite und dritte Photon bilden ein „verschränktes Paar“

• Von QD2 werdenzwei Photonen nacheinander emittiert:

  • Das zuerst emittierte „XX-Photon“ (Photon 2)

  • Das später emittierte „X-Photon“ (Photon 3)

• Diese beiden sind in einem verschränkten Zustand,

  • sodass die Messung des einen den Zustand des anderen stark beeinflusst.Nature

4. Das große Problem „unterschiedliche Frequenzen“ wird durch Frequenzumwandlung gelöst

In Wirklichkeit unterscheiden sich die Photonen, die von den verschiedenen Quantendots emittiert werden,

• leicht in Farbe (Frequenz)

• oder haben unterschiedliche zeitliche Profile

und können daher nicht als „genau gleiches Licht“ bezeichnet werden.Bei der Quantenteleportation ist es jedoch wichtig,
dass die zu interferierenden Photonen nahezu ununterscheidbar sind.Phys.org

Das Forscherteam hat daher zwei

• Quantenfrequenzumwandler bereitgestellt, die die Polarisation beibehalten und

• das Licht von QD1 und QD2

  in den Telekom-Wellenlängenbereich umwandeln und dabei die Farben exakt angleichen.

Dies ist ihnen gelungen.Phys.org

5. Bell-Messung für die „sofortige Übertragung von Informationen“

• Das zu teleportierende Photon (Photon 1 von QD1)

• und die Hälfte des verschränkten Paares (Photon 2 von QD2)

werden durch eine spezielle Messvorrichtung, die als **Bell-Zustandsmessung** bekannt ist, geleitet.Nature

Abhängig vom Ergebnis dieser Messung

• nimmt das verbleibende Photon 3 auf der QD2-Seite (die andere Hälfte des verschränkten Paares)

• den „ursprünglichen Quantenzustand des Photons 1“ an.

Dies ist „Quantenteleportation“. Nicht die Materie selbst, sondernnur der Zustand wird in einer nicht kopierbaren Form „übertragen“.Nature

Experimentelle Bedingungen und Ergebnisse: Noch 10 m, aber dennoch ein großer Schritt

Im aktuellen Experiment

• waren die beiden Quantendots durcheine etwa 10 m lange Glasfaser verbunden.Phys.org##