Groß­bri­tan­ni­ens ers­te quan­ten­si­che­re Lang­stre­cken­kom­mu­ni­ka­ti­on

Bri­ti­sche Uni­ver­si­tä­ten demons­trie­ren quan­ten­si­che­re Lang­stre­cken­ver­bin­dung über Quan­ten­netz­werk:

Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on bie­tet im Ver­gleich zu klas­si­schen Tele­kom­mu­ni­ka­ti­ons­lö­sun­gen ein­zig­ar­ti­ge Sicher­heits­vor­tei­le: Sie ist immun gegen künf­ti­ge Cyber­an­grif­fe – selbst durch Quan­ten­com­pu­ter, die, sobald sie voll ein­satz­fä­hig sind, das Poten­zi­al haben, die der­zeit stärks­ten kryp­to­gra­fi­schen Ver­fah­ren bin­nen kür­zes­ter Zeit zu kna­cken. Aus die­sem Grund rückt der Auf­bau und die Nut­zung von Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­ons­net­zen zuneh­mend in den Fokus der For­schung.

For­scher­teams der Uni­ver­si­tä­ten Bris­tol und Cam­bridge ist es nun erst­mals gelun­gen, quan­ten­si­che­re Daten­über­tra­gun­gen über gro­ße Ent­fer­nun­gen hin­weg erfolg­reich zu demons­trie­ren – dar­un­ter auch eine quan­ten­ver­schlüs­sel­te Live-Video­kon­fe­renz. Zum Ein­satz kam ein Glas­fa­ser­netz, das zwei Metho­den der Quan­ten­schlüs­sel­ver­tei­lung (engl. Quan­tum Key Dis­tri­bu­ti­on, QKD) in eine bestehen­de Glas­fa­ser­in­fra­struk­tur inte­griert: Einer­seits wur­den in Licht­teil­chen ein­ge­bet­te­te, nicht abhör­ba­re Ver­schlüs­se­lungs­schlüs­sel ver­wen­det. Ande­rer­seits wur­de Ver­schrän­kungs­ver­tei­lung ein­ge­setzt, bei der zwei Quan­ten­teil­chen unab­hän­gig von ihrer Ent­fer­nung mit­ein­an­der kor­re­liert sind. Das Netz umfasst die bei­den groß­städ­ti­schen Quan­ten­netz­wer­ke von Bris­tol und Cam­bridge, die über ein Back­bone aus vier Lang­stre­cken-Glas­fa­ser­ver­bin­dun­gen von ins­ge­samt 410 Kilo­me­tern Län­ge und drei Zwi­schen­kno­ten mit­ein­an­der ver­bun­den sind. Es nutzt Sin­gle­mo­de-Glas­fa­sern der EPSRC Natio­nal Dark Fib­re Faci­li­ty sowie ver­lust­ar­me opti­sche Swit­ches. Dies ist das ers­te Mal, dass ein Lang­stre­cken­netz mit ver­schie­de­nen quan­ten­si­che­ren Tech­no­lo­gien – ein­schließ­lich Ver­schrän­kungs­ver­tei­lung – erfolg­reich demons­triert wur­de. Die Ergeb­nis­se wur­den im März 2025 auf der Opti­cal Fiber Com­mu­ni­ca­ti­ons Con­fe­rence (OFC) in San Fran­cis­co prä­sen­tiert.

Das Expe­ri­ment mar­kiert die ers­te erfolg­rei­che Inte­gra­ti­on meh­re­rer quan­ten­si­che­rer Tech­no­lo­gien in einem Lang­stre­cken­netz und zeigt das Poten­zi­al von Quan­ten­net­zen auf, in denen ver­schie­de­ne quan­ten­si­che­re Ansät­ze mit klas­si­scher Kom­mu­ni­ka­ti­ons­in­fra­struk­tur kom­bi­niert wer­den. Es wur­de im Rah­men des bri­ti­schen Quan­ten­netz­werks (UK Quan­tum Net­work, UKQN) durch­ge­führt, das in den letz­ten zehn Jah­ren mit finan­zi­el­ler Unter­stüt­zung des For­schungs­rats für Inge­nieur- und Natur­wis­sen­schaf­ten (Engi­nee­ring and Phy­si­cal Sci­en­ces Rese­arch Coun­cil, EPSRC) und als Teil des Quan­tum Com­mu­ni­ca­ti­ons Hubs auf­ge­baut wur­de. Das Team wird die­se Arbeit im neu finan­zier­ten EPSRC-Pro­jekt, dem Inte­gra­ted Quan­tum Net­works Hub, fort­set­zen. Des­sen Visi­on ist es, Quan­ten­netz­wer­ke auf allen Ent­fer­nungs­ska­len ein­zu­rich­ten: von der loka­len Ver­net­zung von Quan­ten­pro­zes­so­ren über Ver­schrän­kungs­netz­wer­ke auf natio­na­ler Ebe­ne für quan­ten­si­che­re Kom­mu­ni­ka­ti­on, ver­teil­tes Rech­nen und Sen­so­rik bis hin zur inter­kon­ti­nen­ta­len Ver­net­zung über Satel­li­ten in der nied­ri­gen Erd­um­lauf­bahn. Der Grund­stein für zukünf­ti­ge, weit­rei­chen­de Quan­ten­netz­wer­ke dürf­te damit gelegt sein.
 

Quel­len­re­fe­renz: https://www.cam.ac.uk/research/news/researchers-demonstrate-the-uks-first-long-distance-ultra-secure-communication-over-a-quantum

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