Physik in unserer Zeit berichtet über Quantenteleportation mit Halbleiter-Quantenpunkten –
Quantennetzwerke haben in den vergangenen Jahren in der Forschung zunehmend an Bedeutung gewonnen. Sie gelten als Grundlage künftiger sicherer Kommunikationssysteme und könnten langfristig auch die Vernetzung von Quantencomputern oder ein Quanteninternet ermöglichen. Eine zentrale Rolle dabei spielt die Quantenteleportation als grundlegendes Prinzip der Quantenkommunikation. Sie ermöglicht es, den Quantenzustand eines Photons auf ein anderes Photon zu übertragen, ohne die zugrunde liegende Information direkt zu messen. Auf diese Weise können große Distanzen überbrückt und Verluste auf dem Übertragungsweg vermieden werden. Vor diesem Hintergrund haben Forschende aus dem QR.N‑Verbund an den Standorten Stuttgart, Saarbrücken und Dresden einen wichtigen Fortschritt bei halbleiterbasierten Quantenlichtquellen erzielt, der im vergangenen Jahr in Nature Communications veröffentlicht wurde. Diese Arbeiten griff nun auch das Fachmagazin Physik in unserer Zeit in seiner aktuellen Ausgabe in einem Bericht auf (Mai 2026).
Im Experiment gelang es den Forschenden erstmals, Quantenzustände von Photonen aus verschiedenen Halbleiterlichtquellen zu teleportieren – ein wichtiger Schritt in Richtung zukünftiger Quantenrepeater. Diese basieren unter anderem auf der Übertragung photonischer Quantenzustände. Zum Einsatz kamen dabei epitaktisch gewachsene Halbleiter-Quantenpunkte als Quantenemitter. Diese nanoskaligen Strukturen werden seit vielen Jahren erforscht und eignen sich zur Erzeugung einzelner Photonen sowie verschränkter Photonenpaare und bilden damit eine zentrale Grundlage für Experimente zur Quantenteleportation.
Für das Experiment stellte die Arbeitsgruppe von Dr. Caspar Hopfmann am Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden spezielle Halbleiterstrukturen her. Dabei wurden zwei separate Quantenpunkte auf unterschiedlichen Proben genutzt, um die benötigten Photonen zu erzeugen. Eine zentrale Herausforderung bestand darin, die Eigenschaften der Photonen präzise aufeinander abzustimmen. Hierfür kamen Quantenfrequenzkonverter zum Einsatz, die an der Universität des Saarlandes (UdS) in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Christoph Becher entwickelt wurden. Sie ermöglichen es, geringste Unterschiede in der Wellenlänge der Photonen auszugleichen und diese gezielt an bestehende Glasfaserstandards anzupassen. Dadurch wird das Experiment kompatibel mit bereits vorhandener Glasfaserinfrastruktur.
Das Ergebnis des Experiments stellt einen wichtigen Meilenstein für die Übertragung von Quantenzuständen und die Entwicklung künftiger Quantenrepeater dar. Während Quantenteleportation bereits mit anderen Systemen demonstriert wurde, bietet die Quantenpunktplattform den Vorteil einer nahtlosen Integration in bestehende Halbleitertechnologien. Als zuverlässige Einzelphotonenquelle eröffnet sie zudem perspektivisch zusätzliche Möglichkeiten für sichere Quantenkommunikation.
Quellennachweis: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/piuz.70067
