Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universität von Leiden in den Niederlanden hat ein Konzept zur Teleportation von Elektronen auf einem Computerchip vorgeschlagen. Kernstück des geplanten Experiments sollen dabei zwei quantenmechanisch verschränkte, räumlich getrennte Elektron-Loch-Paare sein. Wenn sich das Elektron des einen Paares mit dem Loch des anderen zu Licht vereinigt, so wird dessen quantenmechanischer Zustand auf das übriggebliebene Elektron übertragen. Darüber berichtet das Fachblatt Physical Review Letters (Band 92 Artikel 056801).
In dem von Carlo Beenakker und Marcus Kindermann vorgeschlagenen Experiment müssen zunächst einmal quantenmechanisch verschränkte Elektron-Loch-Paare erzeugt werden. Dies geschieht mittels zwei nur durch einen winzigen Spalt voneinander getrennten Halbleiterkontakten, die als Elektronenlieferanten dienen. Wenn nun ab und zu ein Elektron von dem einen Kontakt zum anderen tunnelt, so bleibt ein quantenmechanisch verschränktes Loch zurück. Kindermann bezeichnet diese Kontaktanordnung daher als einen “Verschränker”.
Um Elektronen zu teleportieren, müssen nun nur zwei derartige Verschränker miteinander verbunden werden, so dass Elektronen zwischen ihnen ausgetauscht werden können. Dann kann sich nämlich ein Elektron eines quantenverschränkten Paares des ersten Verschränkers mit einem Loch eines Paares des zweiten vereinigen. Die Eigenschaften dieses Elektrons werden somit durch die Quantenverschränkung direkt auf das übrig gebliebene Elektron des zweiten Paares übertragen.
Auf diese Weise kann der quantenmechanische Zustand eines Elektrons, genauer gesagt die Größe seines Spin- und Bahndrehimpulses, auf ein räumlich entferntes Elektron übertragen werden. Diese Teleportation könnte nach Ansicht der Forscher in Zukunft die Geschwindigkeit von elektronischen Schaltkreisen in Quantencomputern beschleunigen. Bevor diese Vision Wirklichkeit wird, muss allerdings erst noch geklärt werden, ob die Quantenverschränkung der Elektronen in realen Chips lange genug aufrecht erhalten werden kann.
Stefan Maier
