Miniaturisierung und Industrialisierung von Quantenspeichern: Eine entscheidende Wende

Quantentechnologien versprechen, die Art und Weise, wie wir Informationen austauschen, zu revolutionieren. An der Spitze dieser Revolution hat ein Forscherteam der Universität Basel unter der Leitung von Professor Philipp Treutlein einen bedeutenden Schritt gemacht, indem es ein Quantenspeicherelement entwickelt hat, das potenziell für die Massenproduktion geeignet ist.


Die Erfindung beruht auf der Verwendung von Photonen, idealen Lichtpartikeln für die Übertragung von Quanteninformationen. In ihrer in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlichten Studie erklären sie, wie es ihnen gelungen ist, Quanteninformationen in einer nur wenige Millimeter großen Kammer zu speichern und wieder abzurufen, die mit Rubidiumatomen gefüllt ist, und das mit einem für die Industrialisierung geeigneten Verfahren.

Um eine ausreichende Menge an Rubidiumatomen zu erhalten, erhitzen die Forscher die Kammer auf 100 °C. Diese Temperaturerhöhung hebt den Druck an, was eine für die Quantenspeicherung angemessene Atomdichte ermöglicht. Zusätzlich zur Hitze wird ein Magnetfeld mit einer Stärke von 1 Tesla, welches weit über dem Erdmagnetfeld liegt, genutzt. Dieses Feld verändert die Energiezustände der Atome und erleichtert so die Speicherung der Photonen durch die Verwendung eines zusätzlichen Laserstrahls.

Dieser Fortschritt ebnet den Weg für die Massenproduktion von etwa 1000 Quantenspeichern auf einem einzigen Wafer, ein bedeutender Schritt hin zur praktischen Anwendung dieser Technologien. Der nächste Schritt für das Team um Treutlein ist es, einzelne Photonen in diesen Miniaturzellen zu speichern, wobei sie gleichzeitig deren Format optimieren, um die Speicherzeit der Photonen zu verlängern und ihre Quantenzustände zu erhalten.