Orbital-planetares Quantennetzwerk

Das quantenphysikalische Experiment "Quantum Experiments at Space Scale" eines Teams der Universität Wien, der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften tritt in die entscheidende Phase ein. Gelingen der Transport einer speziellen Sendestation ins All und die Quantenkommunikation mit der Erde, ist der nächste Meilenstein auf dem Weg zu sicherer Quantenkryptographie und Quanteninternet erreicht. [...]

Ein österreichisch-chinesisches Team von Forschern rund um den Wiener Quantenphysiker Anton Zeilinger und seinen chinesischen Kollegen Jian-Wei Pan hat zur Erforschung der „spukhaften“ Fernwirkung miteinander verschränkter Lichtteilchen das nächste große Quantenexperiment im Visier. Nach mehrjährigen Vorbereitungsarbeiten wird Mitte 2016 ein chinesischer Forschungssatellit mit einer Quanten-Sendestation in den Weltraum starten: Sie wird verschränkte Lichtteilchen aus dem erdnahen Weltraum zu Bodenstationen wie der „Satellite Laser Ranging Station“ am Observatorium Lustbühel in Graz und dem „Hedy Lamarr Quantum Communication Telescope“ in Wien schicken – und damit das weltweit erste orbital-planetare Quantennetzwerk in Betrieb nehmen.

WICHTIGER SCHRITT FÜR QUANTENINTERNET

Die beteiligten Forscher des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) Wien der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW), der Universität Wien sowie der University of Science and Technology of China der Chinesischen Akademie der Wissenschaften erhoffen sich von dem Projekt „Quantum Experiments at Space Scale“ (QUESS) zweierlei: Das Experiment soll einerseits Klarheit schaffen, ob der Zustand der quantenphysikalischen Verschränkung von Photonen auch über Distanzen von mehr als 1.000 Kilometern aufrecht bleibt. Andererseits soll die Verschränkung mittels bestimmter Protokolle der Quantenkommunikation die Erzeugung und den Austausch kryptographischer Schlüssel erlauben und damit ein Modell für vollständig abhörsichere Datenverbindungen über bisher unerreichte Distanzen liefern.

Denn beim quantenphysikalischen Phänomen der Verschränkung bleiben zwei Lichtteilchen über theoretisch beliebige Distanzen miteinander verbunden. Misst man den Zustand eines der beiden Photonen, kennt man augenblicklich auch den Zustand des anderen. Würde sich ein Dritter in diesen Informationsfluss einschalten, würde sich der Zustand beider Photonen unwiderruflich ändern, sodass die Information verloren ginge. Dadurch ist ein Abhören von Quantenkommunikation praktisch unmöglich.

„Das Projekt hat das Potenzial, neue Grundlagen zu etablieren“, ist Anton Zeilinger überzeugt. „Wir sprechen dabei nicht nur von einer neuen Dimension der Überprüfung fundamentaler quantenphysikalischer Erkenntnisse, sondern auch von einem entscheidenden Schritt in der Entwicklung des Quanteninternets“, betont der Physiker. Quantenkommunikation, also der Austausch verschränkter Lichtteilchen, war zwischen zwei Punkten auf der Erdoberfläche bisher nur über begrenzte Strecken möglich.