Christopher Monroe und seinen Kollegen von der Universität von Michigan in Ann Arbor ist es nun erstmals gelungen, zwei Ionen des Elements Ytterbium in einem Abstand von etwa einem Meter miteinander quantenmechanisch zu koppeln. Die Ionen nehmen dabei die Funktion der QBits ein. In allen bisherigen Quantenverschränkungen mussten die als QBits fungierenden Ionen oder Atome mikroskopisch nahe nebeneinander angeordnet sein.
Um dies zu bewerkstelligen, kühlten die Forscher zunächst die Ionen in zwei getrennten Ionenfallen auf tiefe Temperaturen ab. Mittels eines Laserstrahls wurden sie dann in einem genau festgelegten Energiezustand gebracht, und gleichzeitig zur Aussendung von jeweils einem Photon angeregt.
Die Photonen waren dabei automatisch mit dem quantenmechanischen Zustand ihrer Ursprungsionen gekoppelt. Der Trick bestand nun darin, die Photonen zusammen in eine einzige Glasfaser einzuspeisen und dort miteinander zur Interferenz zu bringen. Dabei überlagerten sich die elektromagnetischen Wellenfelder der Photonen, und diese wurden somit ebenfalls quantenmechanisch miteinander gekoppelt.
Die Einzelheiten dieses Vorgangs sind relativ kompliziert, doch das Wesentliche dieser Arbeit besteht darin, dass die beiden Ionen über den Umweg durch die Photonen miteinander gekoppelt worden konnten. Monroe spekuliert, dass auf diese Weise einmal Speicherbanken aus QBits auf einem Chip eines Quantencomputers miteinander verschränkt werden können. Die QBits würden dann natürlich nicht aus Ionen in optischen Fallen bestehen, sondern vielmehr aus Fremdatomen etwa in hochreinem Silizium. An die Stelle der Glasfaser würde ein integrierter Wellenleiter treten.
Bevor dieses Ziel allerdings in die Tat umgesetzt werden kann, ist noch eine gehörige Menge an Grundlagenforschung nötig. Quantenverschränkungen sind nämlich hochgradig empfindlich und brechen schon durch geringe Störungen des Umfelds, etwa elektromagnetische Felder oder Wärme, zusammen.
