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Ein chinesisches Forscherteam hat einen neuen Meilenstein im Bereich der Quanten-Speicher erreicht: Dank einer innovativen Methode basierend auf Raman-Interaktionen gelang es, Daten mit einer Effizienz von 94,6 % und einer Genauigkeit von 98,91 % zuverlässig zu speichern und wiederherzustellen. Die Forschungsergebnisse übertreffen bisherige Ansätze und könnten entscheidend für die künftige Quantenkommunikation und Fehlerresilienz in Quantencomputern sein.
Neue Physik für die Praxis: Raman-basierte Quanten-Speicher
Quanten-Speicher spielen eine Schlüsselrolle für die sichere Übertragung und Speicherung von Informationen in kommenden Quanten-Netzwerken. Bisher war es kaum möglich, eine hohe Effizienz und Präzision gleichermaßen zu realisieren: Störende Fluktuationen und Signalverluste machten frühere Systeme fehleranfällig.
Die Forscher um Professor Weipin Zhang (Shanghai Jiao Tong) und Professor Liqing Chen (East China Normal University) entwickelten erstmals ein adaptives Kontrollverfahren. Ihr Ansatz nutzt den speziellen Raman-Übergang zwischen Atomen und Licht in warmem Rubidium-Dampf, um optische Signale schnell und weitgehend störungsfrei zu speichern. Ein grundlegend neues mathematisches Modell, das auf Raum-Zeit-Abbildung basiert, bildet die Grundlage dieses Fortschritts.
Fast perfekte Quanten-Speicher: Was bedeutet die Entdeckung?
Mit ihrer Raman-Speicher-Architektur überwanden die Wissenschaftler das klassische Dilemma „Effizienz kontra Präzision“. Ihr System erzielt nicht nur Rekordwerte, sondern lässt sich auch besser kontrollieren und für zukünftige Netze und Sensor-Systeme skalieren.
Die Forschung legt damit den Grundstein für langlebige Quanten-Speicher, die nicht nur Lichtquanten oder sogenannte Kubits speichern, sondern auch in Quanten-Repeatern und verteilten Sensor-Netzen eingesetzt werden können. Die nächsten Schritte zielen darauf ab, das System in reale Quanten-Kommunikationsnetze einzubauen, robustere Speicherarchitekturen zu schaffen und Quantennetze fehlerresistent zu machen.
Bedeutung und Ausblick
Die hohe Performance dieses Systems ist ein zentraler Baustein für die Entwicklung echter Quanten-Internet-Infrastruktur, mit sicherem Datentransfer und verteilten, synchronisierten Netzwerkteilnehmern. Die Erkenntnisse aus dieser Arbeit sind nicht nur ein grundlegender physikalischer Fortschritt, sondern könnten das Fundament für die kommende Generation von Quantencomputern und globalen digitalen Infrastrukturen legen.
