Forscher bauen Quantennetzwerk mit acht Teilnehmern auf

Entwicklung könnte Teil der Architektur eines künftigen Quanteninternets werden

Ein Netzwerk britischer, kroatischer und österreichischer Wissenschafter hat nun ein Quantennetzwerk geschaffen, das verschlüsselte Kommunikation zwischen acht Teilnehmern erlaubt – doppelt so vielen wie bisher. Die Entwicklung könnte ein Baustein für ein künftiges Quanteninternet sein, berichten die Forscher im Fachjournal "Science Advances".

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Quantennetzwerk – Chemie-Schule

Unter einem Quantennetzwerk (manchmal auch Quanteninternet[1]) versteht man die Verbindung von Quanteninformationsträgern (Quantenknoten) mittels Quantenkanälen.

Konzept

Da sich Quanteninformation (z.B. Qubits) aufgrund des No-Cloning-Theorems nicht kopieren lässt, ist eine Informationsübertragung wie in einem klassischen Netzwerk nicht möglich. Vielmehr muss ein Transfer des Quantenzustandes von einem zum anderen Knoten erfolgen. Eine Möglichkeit dies zu erreichen ist die Verwendung von Quantenteleportation. Ist die Übertragungsstrecke so groß, dass Pfadverluste eine Rolle spielen, bietet sich das Schema des Quantenrepeaters an.

Sollen beliebige Verbindungen zwischen verschiedenen Orten auf Basis der Quantenkryptographie aufgebaut werden (Long-Distance Quantum Communication [2]), wird ein Netzwerk an Repeaterstationen benötigt, das mit der Infrastruktur des heutigen Internet verglichen werden kann. Ein solches Quantennetzwerk ist noch weit entfernt vom alltäglichen Einsatz; die dafür benötigten Bausteine wurden aber bereits international als Prototypen in Labors implementiert.

Einzelnachweise

Quellen

Seth Lloyd, Jeffrey H. Shapiro, and Franco N. C. Wong, Prem Kumar, Selim M. Shahriar, and Horace P. Yuen: Infrastructure for the Quantum Internet ; in: ACM SIGCOMM Computer Communications Review Volume 34, Number 5: October 2004, S.9-20.

; in: ACM SIGCOMM Computer Communications Review Volume 34, Number 5: October 2004, S.9-20. John Preskill: Plug-in quantum software, Nature, Volume 402, 25 November 1999, S. 357-358

Hamburger Quantennetzwerk erfolgreich gestartet

Ökosystem entlang der Wertschöpfungskette

So hat auch die Otto Group die Potentiale des Quantencomputing im Blick. „Wir schauen immer, welche innovativen Technologien für uns relevant werden könnten. In Forschungskooperationen wie QUIC die Quantentechnologie im Hinblick auf interessante Anwendungen ausprobieren zu können, ist wichtig“, erklärt Dr. Hanna Huber, Vice President Technology & Governance bei der Otto Group.

Entscheidend auf dem Weg zu einer Hochburg für Quantencomputing zu werden, ist jedoch eine enge Zusammenarbeit aller Akteure, sind sich die Anwesenden einig. „Wir müssen in Hamburg ein tragfähiges Ökosystem entlang der Quantencomputing-Wertschöpfungskette aufbauen und die Ergebnisse dann hinaus in die Welt tragen“, erklärt ARIC-Geschäftsführer Alois Krtil. Auch über die Grenzen Hamburgs hinaus könne und solle die Zusammenarbeit führen. „Deutschland ist in der Grundlagenforschung sehr gut aufgestellt. Nun brauchen wir einen Systemadministrator, der alle Stränge zusammenführt, um Lösungen zu schaffen, die im Alltag der Menschen ankommen, betont Dr. Bjoern Schulte vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Das ist für Hamburg die QUIC-Initiative und auf europäischer Ebene Forschungsinitiativen wie Quantum Flagship oder QuantERA, die sich der Förderung transnationaler Forschungsprojekte verschrieben haben.