Quanteninternet

Das Quanteninternet soll Quantencomputer, Quantensensoren und andere Quantengeräte miteinander verbinden, so wie das klassische Internet konventionelle Computer verknüpft. Die Übertragung erfolgt über verschränkte Photonenpaare in Glasfasern oder per Satellit.

Die Anwendungen gehen über abhörsichere Kommunikation hinaus. Verteiltes Quantencomputing könnte mehrere kleine Quantencomputer zu einem großen verbinden. Quantensensornetzwerke könnten Gravitationswellen, seismische Aktivität oder U-Boot-Bewegungen mit bisher unerreichter Präzision erfassen. Blinde Quantenberechnung würde es erlauben, Berechnungen an einen entfernten Quantencomputer auszulagern, ohne dass der Betreiber die Daten sehen kann.

Das größte technische Hindernis ist die Reichweite: Photonen in Glasfasern verlieren nach etwa 100 km zu viel Signal. Klassische Verstärker scheiden aus, weil sie den Quantenzustand zerstören würden (No-Cloning-Theorem). Quanten-Repeater, die verschränkte Zustände über Knotenpunkte weiterreichen, befinden sich noch im Laborstadium.

China betreibt mit dem Peking-Shanghai-Backbone (2.000 km) das längste QKD-Netzwerk. In Europa baut das EuroQCI-Projekt ein kontinentweites Quantennetzwerk auf. Die USA haben mit dem Chicago Quantum Network eines der ersten regionalen Testnetze. Bis zu einem voll funktionsfähigen Quanteninternet ist es noch weit, aber die Grundbausteine werden gerade zusammengesetzt.

Gerade das Quanteninternet zeigt, wie eng die Bausteine der Quantentechnik zusammenhängen, denn es verknüpft Computer, Sensoren und Kryptografie zu einem Netz. Sein Versprechen reicht von prinzipiell abhörsicherer Kommunikation über die Bündelung vieler kleiner Quantenrechner bis zu Sensornetzwerken von beispielloser Genauigkeit. Die größte Hürde bleibt die Reichweite, weil sich Quantenzustände nicht einfach verstärken lassen, ohne sie zu zerstören. An den dafür nötigen Quanten-Repeatern wird intensiv geforscht, und schon jetzt entstehen erste Teststrecken über tausende Kilometer, an denen sich die Grundbausteine eines künftigen Netzes erproben lassen.