Dies glückte erstmals auf einem Festkörper, nämlich auf einem Chip ähnlich einem Computerchip, berichten sie im Fachblatt «Nature».

Über eine Distanz von sechs Millimetern - von einer Ecke des Chips in die gegenüberliegende Ecke - schickten die Physiker die Information, ohne dass dabei irgendwelche physikalischen Teilchen den Weg zurückgelegt hätten.

«Quantenteleportation ist vergleichbar mit dem Beamen in der Fernsehserie Star Trek», sagte Studienleiter Andreas Wallraff von der ETH Zürich am Mittwoch in einer Mitteilung der ETH. «Die Information reist nicht von Punkt A zu Punkt B. Vielmehr erscheint sie an Punkt B und verschwindet an Punkt A, wenn man sie an Punkt B abliest.»

Bei der gewöhnlichen Telekommunikation wird die Information über elektromagnetische Impulse übertragen - im Mobilfunk über gepulste Radiowellen, in Glasfaserverbindungen über gepulste Lichtwellen, erklärte Wallraff. Bei der Quantenteleportation hingegen transportiere man ausschliesslich die Information selbst.

Spukhafte Fernwirkung

Möglich war dies, weil die Sende- und Empfängereinheit in einen sogenannt «verschränkten» Zustand gebracht wurden. Die Verschränkung ist eines der grundlegendsten Phänomene der Quantenphysik. Zwei verschränkte Teilchen bleiben auch über grosse Distanzen miteinander verbunden und können sogar Eigenschaften austauschen. Als «spukhafte Fernwirkung» hat Albert Einstein dies skeptisch bezeichnet.

In ihrem Experiment trennten die Forscher anschliessend die verschränkten Einheiten, wobei der verschränkte Zustand erhalten bleibt. Dann programmierten sie in der Sendeeinheit eine quantenmechanische Information. Dank der Verschränkung lässt sich diese Information auch in der Empfängereinheit ablesen.

Dass die Verschränkung existiert, wurde in den vergangenen Jahrzehnten in zahlreichen Experimenten eindeutig gezeigt. Österreichischen Wissenschaftlern ist es letztes Jahr sogar gelungen, eine Information über mehr als hundert Kilometer zwischen La Palma und Teneriffa zu teleportieren.

Künftige Quantencomputer

Dabei handelte es sich jedoch um optische Systeme mit sichtbarem Licht. Die ETH-Forschenden konnten hingegen zum ersten Mal Informationen in einem System mit supraleitenden elektronischen Schaltungen teleportieren. «Das ist interessant, weil solche Schaltungen wichtige Elemente für den Bau von zukünftigen Quantencomputern sind», sagte Wallraff.

Zudem sei ihr System extrem schnell - deutlich schneller als die meisten bisherigen Teleportationssysteme. Pro Sekunde lassen sich damit etwa 10‘000 Quantenbits übertragen.

Schritt zur Quantenkommunikation

Der Vorteil der quantenphysikalischen Information gegenüber den klassischen Informations- und Kommunikationstechnologien, sei die höhere Informationsdichte: In Quantenbits lässt sich mehr Information speichern und effizienter verarbeiten als in der gleichen Anzahl klassischer Bits.

Parallel zu den Zürchern stellt auch ein japanisches Team in «Nature» eine effizientere Methode der Quantenteleportation bei Lichtteilchen vor. Beide Experimente brächten - trotz gewisser Limitierungen - die Quantenkommunikation einen Schritt näher, schreibt Timothy Ralph von der University of Queensland in einem Begleitkommentar in «Nature».

Die Zürcher Forschenden möchten als nächstes in ihrem System den Abstand zwischen Sender und Empfänger vergrössern und versuchen, Information von einem Chip auf einen anderen zu teleportieren. Langfristig wollen sie erforschen, ob das Prinzip mit elektronischen Schaltungen auch über grössere Distanzen funktioniert, so wie derzeit bei den optischen Systemen.