Diese intuitiv schwer verständliche Fernbeziehung verblüffte schon Albert Einstein, der nicht an solche “spukhaften Fernwirkungen” glauben wollte, wie er es formulierte. Seiner speziellen Relativitätstheorie zufolge können Signale nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit übertragen werden. Mit seiner Ablehnung der “spukhaften Fernwirkung” irrte Einstein: Mittlerweile sind verschränkte Photonen aus vielen Experimenten in der Quantenoptik nicht mehr wegzudenken. Um eine Fernbeziehung zwischen Lichtteilchen herzustellen, benutzen die meisten Physiker einen Laser, der ultraviolette Photonen aussendet. Die Lichtteilchen treffen dann auf einen speziellen Kristall, wo sich ein UV-Photon zu zwei verschränkten Photonen umwandelt.
Jetzt hat das Team um Andrew Shields einen neuen Weg zur Erzeugung solcher Lichtzwillinge beschritten. Die Physiker verwendeten einen winzigen Halbleiterkristall aus Indium-Arsenid, einem gängigen Material für Leucht- und Laserdioden. In diesem nur wenige Milliardstel Millimeter großen Quantenpunkt können Elektronen nur ganz bestimmte Energien annehmen. Wird der Winzling mit einem geeigneten Laser bestrahlt, so werden Elektronen energetisch angeregt und geben ihre gewonnene Energie wieder in Form von Lichtteilchen ab.
Um von diesen gewöhnlichen Lichtteilchen zu verschränkten Photonen zu gelangen, benutzten die Wissenschaftler um Shields ein Magnetfeld. Dieses Feld beeinflusste die erlaubten Energieniveaus der Elektronen. Nur bei einer ganz bestimmten Magnetfeldstärke, das heißt bei einer besonderen energetischen Situation der Elektronen, entstanden verschränkte Photonen.
Außerdem fanden die Physiker noch eine zweite Möglichkeit, dem Quantenpunkt Lichtteilchen mit Fernbeziehung zu entlocken: Die erlaubten Energien des Halbleiters hängen nicht nur von einem Magnetfeld, sondern auch von der Form des Kristalls ab. Quantenpunkte mit einer geeigneten Form konnten daher auch ohne äußeres Magnetfeld verschränkte Photonenpaare aussenden.
Zwar hatten Physiker schon vorher mit verschränkten Photonen aus Halbleitern experimentiert, jedoch sind Shields und seine Kollegen die ersten, die auf diese Weise einzelne Photonenpaare auf Abruf erzeugen konnten. Ihre Ergebnisse legen nahe, dass auch eine einfache und kostengünstige Leuchtdiode als Quelle für verschränkte Photonen dienen kann, kommentierten die Wissenschaftler. Besonders für die Quantenkryptographie und einen potenziellen Quantencomputer könnte dies ein großer Fortschritt sein.
