Durchbruch fürs Quanteninternet

Forscher der T-Labs erreichten zusammen mit dem US-Unternehmen Qunnect einen Meilenstein auf dem Weg zum Quanteninternet. Sie demonstrierten eine stabile, hochpräzise Übertragung von verschränkten Photonen über 30 Kilometer einer kommerziell eingesetzten Glasfaser. Das Experiment gelang in der Glasfaserteststrecke des Quantum-Labs der T-Labs in Berlin.

30 Kilometer, 17 Tage, 99 Prozent Genauigkeit

Bei dem Feldexperiment wurden verschränkte Photonen über ein 30 Kilometer langes Glasfasernetz stabil verteilt. Das System passte sich dabei automatisch an sich ändernde Umgebungsbedingungen im Netzwerk an. Die Genauigkeit der Übertragung erreichte 99 Prozent. Und das über 17 Tage ohne Unterbrechung.

In einem separaten Feldexperiment konnten Anfang des Jahres polarisationsverschränkte Photonen dynamisch über verschiedene Wege mit einer Gesamtlänge von 82 Kilometer geroutet werden. Und das parallel zum klassischen Datenverkehr. Die Forscher zeigten Genauigkeiten von über 92 Prozent.

Somit handelt es sich um die längste High-Fidelity-Verschränkungsverteilung, die jemals über verlegte Glasfasern durchgeführt wurde. Basis war das sogenannte O-Band, während die klassische Datenübertragung parallel im so genannten C-Band stattfand. Dieses Experiment untermauert, dass ein paralleler Betrieb von klassischen und Quanteninternet denkbar ist. Ein Preprint ist bereits auf arXiv verfügbar.

Sichere Datenübertragung dank Quanteninternet

Damit das Quanteninternet Anwendungen unterstützen kann, die über sichere Punkt-zu-Punkt-Netzwerke hinausgehen, ist es notwendig, die Arten von verschränkten Photonen oder Qubits zu verteilen, die von Quantencomputern, Sensoren oder Speichern verwendet werden. Polarisations-Qubits, wie sie für diese Arbeit verwendet werden, sind sehr gut kompatibel mit zahlreichen Quantenbauelementen, aber sie lassen sich nur schwer in Fasern stabilisieren. Bislang waren nur Übertragungen über kurze Distanzen im Labor erfolgreich. Der Erfolg jetzt ist daher ein entscheidender Schritt auf dem Weg zum Quanteninternet und zeigt, wie die bestehende Telekommunikationsinfrastruktur die Quantentechnologien von morgen unterstützen kann.

Von der Quantenphysik erwarten sich Forscher das Netz der Zukunft. Ein großer Vorteil liegt zudem in der hohen Sicherheit, die es bietet. Denn sobald jemand versucht, Daten abzufangen, wird der Zustand der Quantenteilchen gestört. Dies wird umgehend bemerkt.

Verschränkung kann bereits in Quantenschlüsselverteilungsprotokollen genutzt werden, die hochsichere Kommunikationsverbindungen für Unternehmen und Regierungsinstitutionen ermöglichen. Über die Sicherheit hinaus ebnet die Verschränkung auch den Weg für zukunftsorientierte Dienstleistungen wie hochpräzise Zeitsynchronisation für Satellitennetzwerke und hochpräzise Sensorik in industriellen IoT-Umgebungen.