Chinesischen Wissenschaftlern ist es in Zusammenarbeit mit der Universität Wien und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften erstmals gelungen, eine Datenübertragung auf Quantenbasis von einem Satelliten auf eine Bodenstation zu realisieren. Damit ist die Grundlage für ein weltweites Quantenkommunikationsnetzwerk gelegt, das immun gegen Hackerangriffe wäre.

Wie das Wissenschaftsmagazin Nature am Dienstag berichtete, beruht diese Errungenschaft auf Versuchsreihen im Rahmen des Projektes Quantum Experiments at Space Scale (QUESS). Der Artikel spricht von einem eindrucksvollen Durchbruch auf diesem Gebiet.

Der rund 600 Kilogramm schwere Quantensatellit “Micius” (benannt nach dem chinesischen Philosophen Mozi, der im 5. Jahrhundert vor Christus die ersten optischen Experimente durchgeführt hat) wurde am 16. August 2016 in eine sonnensynchrone Erdumlaufbahn in 500 Kilometer Höhe gebracht.

Pan Jianwei, Leiter des QUESS-Projektes und Wissenschaftler an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS), sagt, dass der Satellit kryptographische Schlüssel zu Bodenstationen in Xinglong in der nordchinesischen Provinz Hebei und Nanshan nahe Urumqi in der Autonomen Region Xinjiang gesendet hat.

Die Übermittlungsdistanz zwischen dem Satelliten und den Bodenstationen variiert zwischen 645 und 1.200 Kilometern. Die Übertragungsrate ist zwanzigmal größer als mit einem Glasfaserleiter der gleichen Länge, so Pan.

Wenn der Satellit über China fliegt, gibt es ein etwa zehnminütiges Zeitfenster für Experimente. In diesem Zeitraum können 300 kbit sichere Daten generiert und gesendet werden.

"Dies erfüllt zum Beispiel die Bedingungen für ein absolut abhörsicheres Telefongespräch oder die Übermittlung großer Mengen von Bankdaten. Eine satellitengestützte quantenphysikalische Übertragung kann mit Quantenglasfasernetzen in städtischen Gebieten verknüpft werden, die im Umkreis von 100 Kilometern zahlreiche Teilnehmer miteinander verbinden. Es ist also ein Kommunikationsnetz auf Quantenbasis denkbar, das weltraumgestützte und terrestrische Empfänger und Sender miteinander integriert. Die wahrscheinlich erste kommerzielle Nutzung der neuen Technologie wird in einer weltweiten kryptographischen Übermittlung von Daten bestehen”, so Pan.

Der Aufbau einer verlässlichen und effizienten Verbindung zur Übermittlungen von Daten auf Basis der Quantenphysik ebnet den Weg zu einem weltumspannenden Quantennetzwerk.