Luft- und Raumfahrt Projekt QuNET: Quantenkanäle im Flug testen

Anbieter zum Thema

Metrofunk Kabel-Union GmbH

Forschenden gelang es, verschiedene Quantenkanäle zwischen einem Flugzeug und einer Bodenstation zu vermessen, Photonen an eine Ionenfalle zu schicken und Technologien zur Quantenschlüsselverteilung zu testen. Dieses Flugexperiment fand im Rahmen der QuNET-Initiative statt, die Technologien zur quantengesicherten Kommunikation entwickelt.

Das Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL), die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen (FAU) und die Fraunhofer Institute für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) und Heinrich Hertz Institut (HHI) haben die Grundlagen für ein zukünftiges Quantennetz geschaffen. Dazu testeten die Partner Quantenkanäle im Flug und konnten nun die Ergebnisse dem Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) präsentieren. Die Quantenschlüsselverteilung ist für die Kommunikation von Regierungen und Behörden besonders wichtig, aber auch generell, um künftig Infrastruktur und Daten des täglichen Lebens zu schützen. „Wir arbeiten an praxistauglichen Lösungen für die satellitenbasierte Quantenkommunikation, mit der Quantenzustände über große Distanzen übertragen und sichere Schlüssel erzeugt werden können. In der Glasfaser ist dies nur über wenige Hundert Kilometer möglich. Die Quantenverschlüsselung via Satelliten hingegen ermöglicht beliebig größere Distanzen auf der Erde“, erklärt Florian Moll vom DLR-Institut für Kommunikation und Navigation die zukünftige Technologie. Um lange Strecken zu überwinden, sollen Satelliten, Flugzeuge oder andere mobile Plattformen künftig ein Teil von Quantennetzen werden.

Im Experiment kam ein DLR-Forschungsflugzeug der Einrichtung Flugexperimente zum Einsatz, in das man ein optisches Kommunikationsterminal eingebaut hat. Das Flugzeug bildete einen mobilen Knoten in einem Quantennetz und stellte eine Verbindung zu einer Bodenstation her. Die Empfangsstation am Boden ist in diesem Fall ein mobiler Container mit integriertem Empfangsterminal, der QuBUS, vom Fraunhofer IOF.

Herausforderungen meistern

Einzelne Photonen sind schwierig zu handhaben: Für die Quantenkommunikation müssen sie mit hoher Qualität erzeugt werden und auch unter starken äußeren Störeinflüssen klar detektiert werden. Für bestmögliche Ergebnisse muss man darüber hinaus die Wellenlänge der Photonen präzise einstellen. Für das aktuelle Experiment haben mehrere Forschungsflüge über Erlangen stattgefunden, weil die Ionenfalle im Labor des ansässigen MPL aufgebaut ist. Die Lichtteilchen vom Flugzeug sind an der Bodenstation in ein Glasfaserkabel geleitet worden. Die Glasfaser führte dann zu den Messgeräten der verschiedenen Experimente. Die Zustände der „fliegenden“ Teilchen konnten in Messungen an der Ionenfalle nachgewiesen werden – was ein Ziel des Experiments war. Diese Kommunikationstechnologie kann zum Beispiel auch für die Anbindung von Quantenspeichern oder Quantencomputern in einem zukünftigen Quantennetz zum Einsatz kommen.

Satelliten-basierende Quantenkommunikation

Im Flugzeug und in der Bodenstation in Erlangen waren Systeme zur Durchführung von Experimenten zur Quantenschlüsselverteilung (Quantum Key Distribution, QKD) angeschlossen. Diese sind wegweisend für Satelliten-basierende Quantenkommunikation: So wurde ein System zur uhrenkanalfreien Quantenschlüsselverteilung getestet. Außerdem wurden Photonen aus einer Verschränkungsquelle am Boden detektiert. Kanalmessungen und Komponententest für QKD-Systeme mit neuartigen und flexibel konfigurierbaren Protokollen lieferten zudem wichtige Erkenntnisse für die weiteren Entwicklungen zur sicheren Kommunikation der Zukunft. (se)

Luftfahrt

Geely-Tochter Aerofugia startet eVTOL-Prototyp-Produktion

Luftfahrt

Standschwingungsversuch: DLR- Forschungsflugzeug D328 UpLift als fliegendes Testlabor

(ID:50586492)