Es gibt vielleicht noch keine Möglichkeit, Wind zu speichern, aber Wissenschaftler haben bereits einen Weg gefunden, Licht zu speichern und zu transportieren, so seltsam das auch klingen mag. Natürlich hat niemand Licht in eine Kiste gesteckt und auf die andere Seite der Welt gebracht, aber so oder so war die Leistung bemerkenswert.

Das Team unter der Leitung von Professor Patrick Windpassinger von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) in Deutschland entwickelte eine Methode, mit der die kontrollierte Speicherung und der Transport von Licht über einen sehr kurzen Zeitraum und eine sehr geringe Entfernung möglich ist.

Dazu nutzten die Forscher ein Quantenspeichersystem: So transportierten sie das gespeicherte Licht über eine Strecke von 1,2 Millimetern. Obwohl eine kleine Bewegung das Licht normalerweise ausreichend stören würde, blieben seine Eigenschaften nahezu unverändert.

Um das Licht zu speichern, verwendete Windpassingers Team Rubidium 87-Atome (Rubidium 87 hat zwei Neutronen mehr in seinem Kern als das stabile Rubidium). Das Material befand sich in einem ultrakalten Zustand - dies garantierte die Effizienz und die Speicherzeit der Wellen.

Wie kann man Licht lagern und transportieren?

"Wir speichern Licht, indem wir es sozusagen in einen Koffer packen, nur dass in unserem Fall der Koffer aus einer Wolke kalter Atome besteht", erklärt Professor Windpassinger in einer Mitteilung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz parallel.

"Das ist nicht nur für die Physik im Allgemeinen, sondern auch für die Quantenkommunikation sehr interessant, denn Licht lässt sich nicht so leicht 'einfangen', und wenn man es kontrolliert an einen anderen Ort transportieren will, geht es normalerweise verloren", fügt er hinzu.

Die Forscher veröffentlichten die Studie in der Zeitschrift Physical Review Letters , im freien Zugang.

Um die Informationen zu speichern, verwendeten die Wissenschaftler eine Technik namens elektromagnetisch induzierte Transparenz (EIT) Dabei handelt es sich um einen optischen Effekt, der durch die Interferenz zweier oder mehrerer elektromagnetischer Wellen, z. B. eines Strahls und eines Bombardierungsfeldes, verursacht wird und eine solche Transparenz bewirkt.

Da es sich um einen kohärenten Prozess handelt, geht bei der Speicherung von Licht keine Information verloren. Außerdem ist der Prozess umkehrbar, so dass es möglich ist, die gesamte in den Atomen gespeicherte Information jederzeit mit hoher Effizienz und großer Leichtigkeit wiederherzustellen.

Die Besonderheit der Studie liegt in der Transportdistanz: Den Wissenschaftlern ist es gelungen, den Speicher aktiv über eine Distanz zu transportieren, die größer ist als die Größe des Geräts selbst, auch wenn es sich dabei um eine relativ geringe Distanz handelt.

Sie transportierten die Atomwolke mit Hilfe eines "Laufbandes" aus Laserstrahlen, um die Wolke nicht zu erhitzen oder einen erheblichen Verlust von Atomen zu verursachen, da das Gerät recht zerbrechlich ist.

Anwendungen

OK, sie speichern Licht, aber was nützt das?

Nun, das Quantencomputing macht große Fortschritte. Die Quantenverarbeitungsleistung steigt fast exponentiell an, so verdoppelte IBM seine Quantenverarbeitungsleistung nur im Zeitraum zwischen Januar und August 2020. Der Fortschritt der Technologie ist wirklich schnell.

Ein Quantencomputer funktioniert nach völlig anderen Prinzipien als ein normaler Computer. Er erreicht potenziell viel höhere Verarbeitungs- und Datenübertragungsgeschwindigkeiten. Daher hat er unzählige Anwendungsmöglichkeiten im wissenschaftlichen und technischen Bereich (Heimcomputer werden weiterhin wie herkömmliche Computer funktionieren).

Damit die Quanteninformatik weiter voranschreiten kann, muss man die kontrollierte Manipulation und Speicherung von Quanteninformationen beherrschen. Licht ist eine solche Möglichkeit, so wie wir konventionelle Informationen auf Festplatten, Speicherkarten oder SSDs speichern.

In Anbetracht der zunehmenden Datenverarbeitung werden die Wissenschaftler bald einen Quantenspeicher benötigen, der effizient genug ist, um den großen Datenstrom zu bewältigen. Möglicherweise wird dies in naher Zukunft geschehen, da die technologische Entwicklung recht schnell voranschreitet.

Die Studie wurde in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht (mit Informationen von Phys.org).