Asien

Forscher beamen Quanteninternetsignale zwischen kilometerweit entfernten Drohnen

Es ist ein weiterer Durchbruch auf dem Weg zum Quanten-Internet, das komplett abhörsicher wäre: Chinesischen Forschern aus der Universität Nanjing gelang es, verschränkte Photonen zwischen zwei Drohnen auszutauschen, die einen Kilometer voneinander entfernt flogen.
Forscher beamen Quanteninternetsignale zwischen kilometerweit entfernten DrohnenQuelle: Gettyimages.ru

Wenn ein Paar Lichtquanten, also Photonen, miteinander "quantenverschränkt" sind, kann man sofort auf den Zustand des einen schließen, indem man das andere misst, unabhängig von der Entfernung, die sie trennt. Dieses Phänomen der Quantenphysik, das Albert Einstein übrigens abschätzig als "spukhafte Fernwirkung" ablehnte, ist die Grundlage der Quantenverschlüsselung – der Verwendung miteinander "verschränkter" Quantenteilchen, die nebenbei auch die Geheimhaltung der Kommunikation sicherstellen könnten.

Quantennetzwerke sind daher weitaus sicherer als das bestehende Internet, da jeder Abhörversuch den Zustand der Information tragenden Photonen verändern würde und dadurch den legitimen Empfänger somit alarmiert. Einem Team aus den USA gelang es Ende letzten Jahres, ein sogenanntes Qubit (für Quantenbit) als Lichtquant durch eine 44 Kilometer lange Glasfaserleitung zu schicken. Verschränkte Photonen wurden in Tests auch bereits über 1.000 Kilometer durch die Erdatmosphäre zwischen einem Satelliten und Bodenstationen transportiert.

Nun haben Zhenda Xie von der Universität Nanjing in China und seine Kollegen gezeigt, dass Verbindungen über kürzere Distanzen mit relativ kostengünstiger Hardware möglich sind. Es ist auch das erste Mal, dass verschränkte Photonen zwischen zwei beweglichen Geräten übertragen wurden. Ein Laser an Bord einer der beiden 35 Kilogramm schweren Drohnen erzeugte ein Paar verschränkter Photonen, indem er ein einzelnes Photon mit einem Kristall aufspaltete. Ein Photon wurde direkt an eine Bodenstation und das andere über eine Relaisdrohne an eine zweite, einen Kilometer entfernte Drohne gesendet.

Die Steuerungsvorrichtungen auf jeder der Drohnen stellten sicher, dass die Sender-Empfänger-Kette immer linear in einer Reihe flog, und die Photonen wurden fokussiert und auch noch durch ein kurzes Stück Glasfaserkabel in der Relaisdrohne geleitet. Dann wurden die Zustände jedes der beiden abgesandten Photonen wurde in der Bodenstation gemessen. Die Ergebnisse belegten, dass die durch Aufspaltung erzeugten Photonen verschränkt geblieben waren.

Xie hofft nun, dass Verbindungen von über 300 Kilometern durch fortschrittlichere Drohnen in großer Höhe und damit frei von störenden Einflüssen durch Verschmutzung und Witterungserscheinungen erreicht werden können und dass kleinere, kostengünstigere Drohnen für lokale Verbindungen, vielleicht sogar zu erdgebundenen Fahrzeugen, hergestellt werden könnten. Alle diese Geräte könnten sich dann sogar für eine globale Übertragung mit Satelliten verbinden.

Der Erfolg markiert einen wichtigen Schritt in Richtung eines Quanten-Internets, sagt Siddarth Joshi von der University of Bristol im Vereinigten Königreich. Er stimmt zu, dass Drohnen das letzte Glied in einer Kette von Verbindungen zwischen einem Teil der Welt zu einem anderen werden könnten, wie zum Beispiel von einer lokalen Relaisstation zu einem Haus oder Fahrzeug. "Sie fahren in Ihrem Auto herum und wollen eine sichere Quantenkommunikation aufrechterhalten, also haben Sie diese Drohnen, die hinter Ihnen herfliegen", so Joshi.

Myungshik Kim vom Imperial College London ist der Ansicht, dass die Entwicklung solch komplexer Optiken für sich bewegende Drohnen einen großen technischen Fortschritt darstellt, vor allem wenn man bedenkt, dass kleine Drehbewegungen die Aufrechterhaltung von Quantenverbindungen eigentlich extrem erschweren könnten.

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