Von: Dennis L.
Forschungssatellit Micius

Quantenkommunikation zwischen Erde und Orbit

Ein neues Zeitalter ist eingeläutet: der erste Quantensatellit ist ins All gestartet und soll die Quantenkommunikation testen. Somit rücken die Bodenstationen in Österreich und China in den Mittelpunkt als weltweit erstes Quantennetzwerk.

Micius soll die Quantenkommunikation zwischen Erde und Orbit testen.
© CCTV America

Wien (Österreich). Mit dem Start des Forschungssatelliten Micius, der sich vom Weltraumbahnhof Jiuquan auf den Weg ins All machte, wird im Bereich Quantenkommunikation ein neues Kapitel aufgeschlagen. Als weltweit erstes Forschungsteam wollen die Österreicher gemeinsam mit den Chinesen das Experiment Quantum Experiments at Space Scale, kurz QUESS starten. Über 1.000 Kilometer entfernt sollen Quanteninformationen komplett abhörsicher übertragen werden.

Bleiben die Photonen verschränkt?

Als Schlüsselfrage gilt es in dem Experiment zu klären, ob die Photonen auch über diese lange Strecke verschränkt bleiben. Das ist eine Voraussetzung dafür, dass eine Kommunikation stattfinden kann. Auch wenn auf der Erde diese Kommunikation nur über 144 Kilometer nachweisbar war, ist das kein K.O.-Kriterium für das Experiment. Die Störung der Athmosphäre ist auf unserem Planeten das Hauptproblem. Um dieses Problem nun zu umgehen, wagen die Forscher den Schritt ins All. Thomas Scheidl vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation in Wien hofft zügig auf erste Forschungsergebnisse. Die Sendestation befindet sich an Bord des Satelliten und soll nun vom Weltall aus verschränkte Photonen zu den Bodenstationen senden.

Existieren Photonen im Orbit?

Eine andere Forschergruppe konnte erst kürzlich in einem Experiment nachweisen, dass sie korrelierte Lichtteilchen im All erzeugen konnten. Das gilt als Grundlage für das Erzeugen von Photonen im Weltraum. Anton Zeilinger, einer der Forscher des QUESS-Experiments freut sich sehr darüber, dass der Transport der hochanfälligen und sensiblen Forschungsinstrumente mit dem Satelliten geklappt hat. Laut ihm ist ein solcher Satellitenstart ein hochriskantes Unterfangen für die empfindsamen Instrumente.

Orbitale Quantenkryptografie wird getestet

Vor allem im Bereich der Quantenkryptografie erhoffen sich die Forscher neue Erkenntnisse. Dabei sollen während des QUESS-Experiments Verschlüsselte Quanteninformationen in den Bodenstationen erzeugt werden und über große Entfernungen hinweg gesendet werden. Besonders interessant dabei ist, dass die Photonen bei jedem Abhörversuch ihren Zustand ändern. Heimliche Spitzelversuche werden so sofort entdeckt und können verhindert werden. Gerade im Bereich des Quanteninternets erhoffen sich die Forscher mit diesem Experiment einen neuen Schritt. Voraussetzung für dieses sei nämlich eine stabile Quantenkommunikation über große Entfernungen. Die bisherigen Kenntnisse der Forscher lassen dabei vermuten, dass der Umweg über den Orbit dabei ein unumgänglicher Umweg ist. Denn das Überbrücken großer Entfernungen ist für verschränkte Photonen nach bisherigem Kenntnisstand nur ohne die störende Atmosphäre möglich.

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