Quantenkryptografie Forscher teleportieren Signale durch Städte

Einsteins "spukhafte Fernwirkung" könnte verschlüsselte Kommunikation erlauben: Forscher haben erstmals erfolgreich Quanten-Informationen durch Städte teleportiert.

Glasfaserkabel
DPA

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Forscher sprechen von einem Meilenstein Richtung Quanten-Internet. Zwei Forscherteams haben erstmals Quanten-Informationen unter praxisnahen Bedingungen durch kilometerlange Glasfasernetze in einer Stadt teleportiert.

Der Fortschritt zeige, dass abhörsichere Quanten-Kommunikationsnetzwerke auf dem Maßstab ganzer Städte grundsätzlich möglich seien, heißt es im Fachblatt "Nature Photonics", in dem zwei Gruppen ihre Arbeiten vorstellen.

Die Forscher sehen in ihren Erfolgen einen wesentlichen Schritt zu einem Quanten-Internet. Allerdings sind für eine praktische Anwendung noch zahlreiche technische Hürden zu nehmen.

Die Technik der Quanten-Teleportation verspricht eine aus physikalischen Gründen abhörsichere Kommunikation, was unter anderem für Banken und Versicherungen sowie für Sicherheitsbehörden und Geheimdienste von großem Interesse ist. Die Information wird dabei von einem Ort zum anderen "gebeamt".

Vereinfacht funktioniert das Prinzip so: Es wird ein Paar sogenannter verschränkter Lichtteilchen (Photonen) erzeugt. Sie bilden quantenphysikalisch einen gemeinsamen Zustand, der auch bestehen bleibt, wenn die beiden Photonen räumlich getrennt werden. Eines der verschränkten Photonen wird nun zum Absender geschickt, das andere zum Empfänger.

Von Insel zu Insel

Der Absender verschränkt sein Photon mit einem weiteren, das die Information trägt, die gesendet werden soll. Dadurch geht der Quantenzustand dieses dritten Photons auf das entfernte Photon beim Empfänger über - die Information wurde teleportiert. Ein Lauscher in der Leitung müsste die Empfänger-Photonen abfangen, kann sie jedoch nicht ersetzen, so dass der Lauschangriff sofort auffällt.

Allerdings gibt es seit Kurzem Zweifel an der Unverwundbarkeit: Mit einem Trick hatten Forscher die Technik der Quantenkryptografie jüngst ausgehebelt.

In der praktischen Anwendung sind noch zusätzliche Schritte nötig. Erkannt hat diese verblüffende Möglichkeit der Quantenphysik Albert Einstein, der sie als "spukhafte Fernwirkung" verspottete und nicht daran glaubte. Erst Jahrzehnte später konnten Physiker im Experiment zeigen, dass sich die Natur tatsächlich so verhält.

Verschiedene Teams haben seitdem auf diese Weise Informationen "gebeamt", eine Gruppe um den Österreicher Anton Zeilinger sogar über 140 Kilometer weit durch die Luft von der Kanareninsel La Palma nach Teneriffa. Während das Kanaren-Experiment als Meilenstein für die Satelliten-Quantenkommunikation gilt, ebneten die neuen Arbeiten den Weg für Quantentechnologie auf dem Maßstab einer ganzen Stadt, heißt es in einem Begleitkommentar in "Nature Photonics".

17 Photonen pro Minute

Das Team um Qiang Zhang und Jian-Wei Pan von der Chinesischen Technischen Universität in Shanghai und die Gruppe um Wolfgang Tittel von der Universität Calgary haben nun unabhängig voneinander Quanten-Teleportation unter realistischen Netzwerkbedingungen gezeigt.

Die eine Gruppe schickte ihre verschränkten Photonen mehrere Kilometer durch ein Glasfasernetz in der chinesischen Stadt Hefei, die andere Gruppe quer durch die kanadische Stadt Calgary.

Beide Teams konnten erfolgreich Informationen übertragen, allerdings mit einer sehr kleinen Rate: Während das chinesische Team zwei Photonen pro Stunde übertragen konnte, schaffte das kanadische immerhin 17 pro Minute.

Zwar seien diese Raten für praktische Anwendungen offenkundig noch zu gering, heißt es in "Nature Photonics". Die beiden Praxis-Experimente zeigten jedoch, dass Quantennetzwerke von der Größe und unter den vielschichtigen Bedingungen einer Stadt ein realistisches Unterfangen seien.

Von Till Mundzeck, dpa/boj

insgesamt 11 Beiträge
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calinda.b 20.09.2016
1. Und für uns
"abhörsichere Kommunikation, was unter anderem für Banken und Versicherungen sowie für Sicherheitsbehörden und Geheimdienste von großem Interesse ist. " Und auch für uns, damit kann weder Geheimdienst noch SIcherheitsbehörden uns überwachen. Kann's nicht erwarten.
spon-facebook-10000220808 21.09.2016
2.
17 photonen pro Minute. Äh wieviele Infos lassen sich daran binden ? Ein Bit ? Die arme calinda.b wird vermutlich schon im Grab liegen, bevor das hier Marktreif wird.
querulant_99 21.09.2016
3.
Zitat von spon-facebook-1000022080817 photonen pro Minute. Äh wieviele Infos lassen sich daran binden ? Ein Bit ? Die arme calinda.b wird vermutlich schon im Grab liegen, bevor das hier Marktreif wird.
Ich denke mal, in der Praxis wird das so funktionieren: Die großen Datenmengen werden ganz konventionell übertragen. Die zyklisch über dieselbe Leitung teleportierten Signale dienen lediglich dazu, um zu überprüfen ob die Leitung während dieser Zykluszeit abgehört wurde, um danach geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten.
befreitegeister 21.09.2016
4. Überlichtgeschwindigkeit?
Heisst das dann auch, dass die Informationen auf diesem Weg ohne Zeitverlust übertragen werden könnten?
ertz1241 21.09.2016
5. Sollte
man vielleicht anfügen, das viele Wissenschaftler diese sogenannten Quantenverschränkungs-Experimente für publicity-trächtige Artefakte halten, um nicht zu sagen für Quatsch.
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