In einem Stresstest für das künftige 'Quanteninternet' schickten Forscher von NIST, dem Joint Quantum Institute (NIST–University of Maryland) und der New Yorker Firma Qunnect verschränkte Photonen durch 62 Kilometer kommerzieller Glasfaser — viel davon an Strommasten über den Vororten von Maryland. Die Faser schwankt im Wind, dehnt und schrumpft mit der Temperatur und trägt Vögel; Physiker Oliver Slattery nennt sie 'die schlechteste Verbindung, die man haben kann' für fragile Quantenzustände.
Verschränkung — von Einstein als 'spukhafte Fernwirkung' bezeichnet — bedeutet, dass zwei Photonen einen gemeinsamen Quantenzustand teilen: Wird eines gemessen, ist das andere bestimmt, egal wie weit entfernt. Darauf aufbauende Quantennetzwerke könnten Teleskope für ultrascharfe Astronomie verbinden, verschränkte Sensoren zur Erdbebenerkennung verteilen, Quantencomputer vernetzen und unknackbare Kommunikation ermöglichen. Doch verschränkte Zustände sind fragil — und auf realen Glasfasern drohen Polarisationsverzerrungen, sie zu zerstören.
Die Lösung des Teams: Qunnects Polarisationsstabilisatoren senden Referenzlicht durch dieselbe Faser, messen, wie die Polarisation durcheinandergebracht wurde, und wenden das exakte Gegenteil in Echtzeit auf die Quantenphotonen an. Über 24 Stunden wurden verschränkte Photonen 92,8 Prozent der Zeit verteilt (nur 7,2 Prozent dienten der Polarisationskorrektur), mit 1.500 verschränkten Photonen pro Sekunde — und statistische Tests bestätigten, dass die Photonen an beiden Enden wirklich verschränkt waren.
Das Experiment, berichtet im Journal of Optical Communications and Networking (online veröffentlicht am 15. Juli), bricht keine Distanzrekorde — eine europäische Gruppe verteilte 2022 Verschränkung über 248 Kilometer unterirdischer Faser. Seine Bedeutung liegt in der Umgebung: überwiegend oberirdische Faser, die allem ausgesetzt ist, was reale Netze erwartet. 'Wir haben das in einer wirklich lauten Umgebung einem Extremtest unterzogen. Erstaunlicherweise funktionierte es trotzdem', sagt Hauptautor Yicheng Shi. 'Es ist ein Beweis, dass Quanten-Netzwerkprotokolle in realen Umgebungen funktionieren können.'
