Ergebnisse des Flugexperiments wegweisend für den Aufbau zukünftiger Quantennetze:
Die QuNET-Initiative, die Technologien für quantensichere Kommunikation entwickelt, hat Mitte Oktober ihr neuestes Schlüsselexperiment erfolgreich beendet. Im Rahmen eines Flugexperiments zwischen Oberpfaffenhofen und Erlangen fungierte ein Forschungsflugzeug (Modell: Dornier 228) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) als mobiler Knoten eines Quantennetzes. An Bord befanden sich verschiedene Quantenkommunikationsexperimente der Projektpartner. Zentrales Experiment war die Ankopplung eines fliegenden Qubits an die Ionenfalle im Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts (MPL) in Erlangen. Die optische Bodenstation – ein mobiler Container mit integriertem Empfangsterminal, der sogenannte QuBUS – stand auf dem Außengelänge und leitete die Quantenzustände mittels Glasfaser in das Institutsgebäude des MPL. Ein spezielles Tracking-System stellte sicher, dass das Empfangsterminal die Bewegung des Flugzeugs kontinuierlich nachverfolgen und die optische Verbindung stabil halten konnte. Die Kompensation atmosphärischer Turbulenzen und Störungen stellte dabei ebenso eine technische Herausforderung dar wie der Umgang mit Einzelphotonen, deren Erzeugung, Detektion und Wellenlängeneinstellung höchste Präzision erfordern.
Im Verlauf des Experiments gelang es den Forschenden, mehrfach verschiedene Quantenkanäle zwischen Flugzeug und Bodenstation zu messen, Photonen an eine Ionenfalle zu übertragen und neue Technologien zur Quantenschlüsselverteilung (engl. Quantum Key Distribution, QKD) zu testen. QKD gilt als Schlüsseltechnologie für die quantensichere Kommunikation der Zukunft, da sie es ermöglicht, kritische Infrastrukturen und sensible Daten selbst im Zeitalter leistungsstarker Quantencomputer zu schützen. Beteiligt waren Forschende des DLR, des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts (MPL), der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sowie der Fraunhofer-Institute für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) in Jena und für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut (HHI), in Berlin.
Die im Rahmen des Flugexperiments demonstrierten Technologien markieren einen wichtigen Schritt hin zu zukünftigen Quantennetzen. Um große Distanzen zu überwinden, sollen künftig Satelliten, Flugzeuge oder andere mobile Plattformen als zentrale Bestandteile solcher Netze eingesetzt werden. Hier gibt es weitere Informationen zum Experiment.