US-Wissenschaftler nähern sich dem Quanteninternet: Erfolgreiche Signalübertragung über IP und Glasfaser

Ingenieure der University of Pennsylvania haben erstmals Quanten­signale über Glasfaserkabel unter Verwendung des Internetprotokolls (IP) übertragen. Dieser Durchbruch zeigt, dass Quantenkommunikation auf der bestehenden Infrastruktur laufen kann, die bereits den herkömmlichen Internetverkehr unterstützt. Die Tests fanden im Verizon-Netzwerk statt.

Q-Chip: der Schlüssel zur Integration

Für das Experiment entwickelten die Forscher einen speziellen Quantenchip, der klassische und Quanten­daten in Standardpakete zusammenführt. Er kann automatisch das Rauschniveau korrigieren und Signale über dieselben Adressierungs- und Steuerungssysteme leiten, die auch in traditionellen Netzwerken verwendet werden.

Verschränkung als Grundlage der Quantenkommunikation

Die Datenübertragung basiert auf Quantenverschränkung: Eine Zustandsänderung eines Teilchens wirkt sich sofort auf das andere aus. Dieser Ansatz könnte den Weg für den Informationsaustausch zwischen Quantencomputern, effizientere KI-Systeme sowie Durchbrüche bei der Entwicklung neuer Materialien und Medikamente ebnen.

So wurden die Hürden überwunden

Eine der größten Herausforderungen war die Instabilität kommerzieller Glasfaserleitungen durch Temperaturschwankungen, Vibrationen und andere Störungen. Ingenieure lösten dieses Problem mithilfe von Fehlerkorrektur­algorithmen: Da klassische Signale auf ähnliche Weise beeinflusst werden, können sie zur Kompensation von Störungen im Quantenkanal dienen. Tests ergaben eine Übertragungsgenauigkeit von über 97%.

Die Skalierung von Quanten­netzwerken bleibt jedoch schwierig, da Quanten­signale nicht verstärkt werden können, ohne die Verschränkung zu zerstören. Derzeit werden Quanten­schlüssel für sichere Kommunikation über große Distanzen eingesetzt, doch sie reichen nicht aus, um Quantenprozessoren vollständig miteinander zu vernetzen.