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17.05.2019 | Kommunikationstechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Großoffensive Quantenkommunikation

Autor:
Dieter Beste

Die Bundesregierung will in den kommenden Jahren massiv ihre Unterstützung im Bereich der optischen Quantenkommunikation aufstocken. In Berlin verkündete Bundesforschungsministerin Anja Karliczek heute den offiziellen Start von "QuNET".

 

Die Sicherheit des Datenverkehrs ist eine der größten Herausforderungen der digitalen Gesellschaft. Die Quantenkommunikation bietet dafür einzigartige Chancen; sie ermöglicht es, sensible Informationen so zu übertragen, dass deren Vertraulichkeit sicher gewahrt bleibt. Um diese Möglichkeiten zu nutzen, startete heute das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gemeinsam mit der Fraunhofer-Gesellschaft, der Max-Planck-Gesellschaft und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR unter Einbeziehung von deutschen Technologieunternehmen eine Großinitiative für ein abhörsicheres Quanteninformationsnetzwerk (QuNET). Zukünftig soll intensiv an photonischen Technologien für abhörsichere quantenbasierte Kommunikationsnetzwerke geforscht werden. 

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In einem ersten Schritt soll QuNET die Technologie erforschen und auf einer Pilotstrecke erproben. Die auf sieben Jahre angelegte Initiative soll als zentrale Plattform für den Aufbau einer deutschen Quantenkommunikationsinfrastruktur dienen und wegweisend für den Aufbau eines Quanteninternets sein. Auf europäischer Ebene verfolgen die Bundesregierung und das QuNET-Konsortium das Ziel, einen sicheren europäischen Datenraum zu schaffen.

Hintergrund der Initiative ist die steigende Leistungsfähigkeit digitaler Technologien, die auf Datennetzwerke einwirken und eine zunehmende Gefahr für die Sicherheit der modernen Informationsgesellschaft sind. Hinzu kommt die vielversprechende Entwicklung zum Quantencomputer – und dessen Fähigkeit, eine Vielzahl von möglichen Optionen gleichzeitig zu berechnen und zu analysieren. Auch diese Entwicklung generiert nicht nur neue Chancen, sondern auch Risiken, denn viele der bisherigen Sicherheitsmechanismen wie mathematische Verschlüsselung lassen sich damit leicht knacken. Unterdessen belegen aktuelle Forschungsergebnisse, wie schnell die Entwicklung voran geht.

Granulares Aluminium für Quantencomputer

Auf quantenmechanischen Prinzipien basierende Computer können bestimmte Aufgaben besonders effizient lösen. Ihre Informationsträger – die Qubits – verfügen nicht nur über die Werte "0" und "1", sondern auch über Zustände dazwischen. Einen solchen Zustand aufrechtzuerhalten, ist allerdings schwierig. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben nun granulares Aluminium, kurz grAl, für Quantenschaltungen eingesetzt und gezeigt, dass dieses supraleitende Material großes Potenzial besitzt, die bisherigen Grenzen der Quantencomputer zu überwinden. Die Forscher berichten in der Zeitschrift Nature Materials.

 

Schneller rechnen mit Quasi-Teilchen

Auf dem Weg zu einem topologischen Quantencomputer, der mit Majorana-Teilchen arbeitet, haben Physiker der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) gemeinsam mit Kollegen der Harvard University (USA) jetzt einen Erfolg erzielt, wie sie in Nature berichten: Während bisherige Experimente auf diesem Gebiet bisher im eindimensionalen Raum stattfanden, ist ihnen der Sprung in die Zweidimensionalität gelungen. Majorana-Teilchen sind äußerst spezielle Mitglieder in der Familie der Elementarteilchen. 1937 vom italienischen Physiker Ettore Majorana vorhergesagt, gehören sie wie Elektronen, Neutronen und Protonen zur Gruppe der sogenannten Fermionen. Sie sind elektrisch neutral – und zudem identisch mit ihren Antiteilchen. Die exotischen Teilchen können beispielsweise als Quasi-Teilchen in topologischen Supraleitern auftreten und bilden damit ideale Bausteine für topologische Quantencomputer.


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