Shanghai: Forscher schicken Quantenbotschaften quer durch die Millionenmetropole

Die Quantenkommunikation bietet theoretisch die Möglichkeit einer vollkommen sicheren Kommunikation. Denn bevor die eigentlichen Nachrichten verschickt werden, wird zunächst ein gemeinsamer Quantenschlüssel erzeugt. Dieser kommt dann später zum Einsatz, um die gesicherten Nachrichten zu entschlüsseln. Der Clou: Für unbefugte Angreifer ist es nicht möglich, unbemerkt an den Quantenschlüssel zu gelangen. Denn sobald sie dies versuchen, sorgen sie selbst für Spuren, die von den Basisstationen erkannt werden. In einem solchen Fall wird schlicht sofort ein neuer Quantenschlüssel erzeugt. Soweit also die Theorie. Die Schwierigkeit besteht nun darin, auch über weit entfernte Distanzen ein solches Kommunikationsnetzwerk aufzubauen. In der Regel werden die Nachrichten über Glasfaser übermittelt. Theoretisch ist es aber auch möglich, die Signale direkt durch die Luft zu schicken.

Die Sendestationen befanden sich auf zwei Hochhäusern

Was relativ einfach klingt, stellt in der Praxis eine gewaltige Herausforderung dar. Denn andere Lichtquellen und Luftturbulenzen erschweren eine stabile Übertragung. In der Vergangenheit wurden entsprechende Experimente daher zumeist in möglichst dünn besiedelten Regionen durchgeführt. Forscher der Universität Hefei haben sich nun hingegen in eine Millionenmetropole gewagt: Über den Dächern von Shanghai verschickten sie verschlüsselte Quantensignale über eine Distanz von rund zwanzig Kilometern. Dazu installierten sie zunächst auf zwei Hochhäusern entsprechende Sendestationen – und gaben ihnen die Namen „Alice“ und „Bob“. Beide schickten daraufhin kurze Lichtpulse zu einer gemeinsamen, einige Kilometer entfernt stehenden, Empfangsstation. Dort sorgten Strahlteiler und Spiegel dafür, dass die eingehenden Signale in die nötige Überlagerung gebracht wurden.

Auch Satelliten könnten als Relaisstation dienen

Der auf diese Weise erzeugte Quantencode wurde dann wiederum an die ursprünglichen Stationen zurückgeschickt. Der Trick dabei: Die Forscher haben spezielle Technologien entwickelt, die den Einfluss der in der Stadt herrschenden Luftturbulenzen ausgleichen. Die Stationen waren daher nach der Etablierung des Schlüssels in der Lage, Nachrichten zu verschlüsseln und sicher zu versenden. Lesen konnte die Informationen nur, wer auch über den dazugehörigen Quantenschlüssel verfügte. Perspektivisch wären sogar Übertragungen über noch längere Distanzen möglich. So ist es beispielsweise denkbar, einen Satelliten als gemeinsame Empfangsstation zu nutzen. Zunächst einmal ist es aber noch ein weiter Weg, bis zu den ersten praktischen Anwendungen. Das größte Problem aktuell: Die Datenübertragung ist zwar sicher, aber mit sechs Bits pro Sekunde nicht besonders schnell.

Via: FAZ

Teile den Artikel oder unterstütze uns mit einer Spende.

Facebook Twitter WhatsApp E-Mail Newsletter