Weltweit erstes Quantenkommunikationsnetzwerk angelegt
Chinesische Wissenschaftler haben unlängst das
weltweit erste integrierte Quantenkommunikationsnetzwerk zwischen
Weltraum und mehreren Bodenstationen angelegt, das eigenen Angaben
zufolge zuverlässige und äußerst sichere Datenübertragung zwischen mehr
als 150 Nutzern über eine festgelegte Gesamtdistanz von 4.600 Kilometer
gewährleisten soll. Die dazugehörige Studie, die von Forschern der
Chinesischen Universität für Wissenschaft und Technologie (USTC)
verfasst wurde, erschien nun in der renommierten
Wissenschaftszeitschrift „Nature“.
Leser der Studie bezeichnen die neue
Errungenschaft als „beeindruckend“ und „futuristisch“, da es sich dabei
um die weltweit größte Quantenverschränkung dieser Art handele. Außerdem
gelte sie als ein wesentlicher Schritt zum Aufbau eines flächendeckenden
Quanten-Internets, schrieben sie.
Nach heutigem Wissensstand entsteht eine
Quantenverschränkung, wenn Quantenobjekte in einer Quelle gemeinsam als
Paar erzeugt werden. Sind zwei Quanten miteinander verschränkt,
existiert eine seltsame, dauerhafte Bindung zwischen ihnen, egal wie
weit sie voneinander entfernt sind, was die Quantenkommunikation
ermöglicht.
In der Quantenkommunikation werden
Quantenzustände zur abhörsicheren Übertragung von Nachrichten genutzt.
Durch die zunehmende Nutzung des Internets in Wirtschaft und
Gesellschaft entsteht ein wachsendes Bedrohungspotential durch unbefugte
Zugriffe. In der Quantenkommunikation können Nachrichten so übertragen
werden, dass ein Zugriff mit Sicherheit entdeckt wird. Die Nachrichten
können dabei so verschlüsselt werden, dass sie praktisch nicht mehr zu
entschlüsseln sind.
Die zentrale Technologie der
Quantenkommunikation besteht vor allem im Quantenschlüsselaustausch. Als
Quantenschlüsselaustausch bezeichnet man mehrere Verfahren der
Quanteninformatik, die Eigenschaften der Quantenmechanik nutzen, um zwei
Parteien eine gemeinsame Zufallszahl zur Verfügung zu stellen, die
später im Übertragungsprozess zur Ver- bzw. Entschlüsselung der
Nachrichten verwendet wird.
Wissenschaftlern der Universität USTC gelang
es, anhand 700 kombinierter bodengestützter optischer Faser und zweier
Boden-Satelliten-Anbindungen ein Quantenkommunikationsnetzwerk mit einer
Gesamtdistanz von 4.600 Kilometer aufzubauen.
Das Fasernetzwerk erstreckt sich von Beijing
nach Shanghai und verfügt über zwei Operationszentren jeweils in Hefei,
Provinz Anhui und in Jinan, Provinz Shandong, und verbindet mehr als 150
Nutzer. Dazu gehören unter anderem Geschäftsbanken, städtische
Stromnetze und lokale Regierungen.
Die chinesischen Forscher sagten, dass sie das
Quantennetzwerk in China ebenso wie ihre Zusammenarbeit mit Fachkollegen
aus Österreich, Italien, Russland und Kanada weiter ausbauen wollten.
Man hoffe, durch kleinere und kostengünstigere Satelliten und
Bodenstationen in absehbarer Zukunft ein größeres integriertes
Weltraum-Boden-Quantenkommunikationsnetzwerk bauen zu können.
Der nächste Schritt bestehe darin, das
Verfahren mit mittelgroßen Satelliten, die sich auf entfernteren
Erdumlaufbahnen befinden und somit eine Strecke von Zigtausenden
Kilometern abdecken könnten, durchzuführen, um ein globales
Quanten-Internet experimental zu erproben, hieß es in der Studie.
Weltweit erstes Quantenkommunikationsnetzwerk
angelegt (cri.cn)
http://german.cri.cn/china/china_heute/3255/20210113/602340.html