Quantenkryptografie ist eine Technologie, die in Zukunft nahezu abhörsichere Verbindungen im Internet ermöglichen soll. Dabei wird das quantenphysikalische Phänomen der Verschränkung genutzt, um die Daten vor Manipulationen und Kopien zu schützen. Quantenkryptografische Schlüssel wurden bereits über Städte und Kontinente hinweg und sogar aus dem Orbit übertragen. Bisher war diese Art Kommunikation aber nur zwischen zwei Teilnehmern möglich. Forscher der Universität Wien haben nun einen großen Schritt in Richtung von Quantennetzen mit mehr als zwei Teilnehmern gemacht.


Bild: ÖAW/IQOQI

Sichere Kommunikation dank Quantenphysik

Um ein Quantennetzwerk mit mehr als zwei Teilnehmern zu etablieren, sind hochkomplexe und fehleranfällige Hardware-Setups erforderlich. Außerdem ist die Kommunikationsgeschwindigkeit stark limitiert. Für ein echtes Quanteninternet müssen aber mehrere Teilnehmer gleichzeitig aktiv miteinander kommunizieren können.

Einem Team rund um Sören Wengerowsky von der Universität Wien haben eine Netzwerkarchitektur entwickelt, in der echte Quantenkommunikation zwischen mehreren Teilnehmern gleichzeitig möglich ist. „ Unser Netz erlaubt dies ohne Abstriche bei der Sicherheit oder Funktionalität gegenüber den klassischen Zwei-Personen-Schemata„, erklären die Forscher.


Quantennetzwerk mit mehr als zwei Teilnehmern

Das neue Quantennetzwerk basiert auf einer Photonenquelle, die Paare verschränkte Photonen mit einer unbekannten, jedoch identischen Polarisation erzeugt. Insgesamt werden sechs Photonenpaare erzeugt, und jeder der vier ans Netz angeschlossene Nutzer erhält über ein Glasfaserkabel drei der Lichtteilchen. Im Anschluss misst jeder Teilnehmer die Polarisation an seinem. Photon. Das Ergebnis ist zwar zufällig, aber aufgrund der Quantenverschränkung sind die Ergebnisse bei einem Quantenpaar stets identisch. Dies erlaubt allen Nutzern, untereinander kryptographische Schlüssel zu erzeugen und eine abhörsichere Kommunikation aufzubauen. Unter Laborbedingungen konnte das Netzwerk bereits getestet werden.

Damit ist gezeigt, dass Quantennetzwerke Realität werden können – für Jedermann. Wir sind damit in der Lage, neue Kommunikationspartner in das Quantennetzwerk zu integrieren – und zwar mit lediglich minimalen Eingriffen„, so Rupert Ursin, der an der Studie beteiligt war. Die Forscher hoffen, in Zukunft auch übergroße Distanzen abhörsichere Kommunikation über ein Quantennetzwerk ermöglichen zu können. Als nächstes will das Team beweisen, dass die entwickelte Quanten-Netzwerkarchitektur erweitert werden kann.

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