China ist das erste Land der Welt, dem eine Quantenverschränkung über eine Distanz von mehr als 1.200 Kilometern gelang. Dies ebnet den Weg für eine ultrasichere Quantenkommunikation über weite Distanzen.

Im Juli wollen Beijing und Wien den ersten interkontinentalen Videoanruf über Micius zu führen. Das ist der weltweite erste Quantenkommunikationssatellit, den China im vergangenen Jahr gestartet hat. Bis diese Technologie die breite Öffentlichkeit erreicht, könnte noch über ein Jahrzehnt vergehen, sagen Wissenschaftler.

Durch das Senden von Photonen zwischen den beiden Bodenstationen in Delingha in der Provinz Qinghai und Lijiang in der Provinz Yunnan über Micius haben chinesische Wissenschaftler gezeigt, dass die Lichtpartikel auf einer Distanz von über 1.200 Kilometer verschränkt bleiben können.

Dieser Abstand ist zehn Mal grösser als bei ähnlichen Tests auf dem Boden, die in der Regel unter Verwendung von Faseroptik oder im Freien durchgeführt werden und deswegen anfällig für Störungen sind, hieß am Freitag in einer internationalen Zeitschrift, in der die Forschungsergebnisse veröffentlicht wurden.

„Dies ist die erste große wissenschaftliche Entdeckung mit Hilfe von Micius. Sie beweist, dass satellitenbasierte Quantenkommunikation möglich ist“, sagte Pan Jianwei von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der das Projekt leitet. „Sie wird auch der Forschung in anderen Bereichen wie der Relativität und der Quantenmechanik Impulse geben.“

Quantenverschränkung ist ein Phänomen, bei dem sich unabhängig von der Entfernung zwei oder mehr verschränkte Teilchen gleichzeitig beeinflussen. Albert Einstein nannte diese Interaktion „gespenstisch“. Aber Wissenschaftler versuchen sie dazu zu verwenden, um Nachrichten zu verschlüsseln und zu versenden.

„Dies ist die sicherste Kommunikationsmethode, da jeder Lauscher die Verschränkung stört und deswegen bemerkt wird“, sagte Wang Jianyu, ein Wissenschaftler der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Systemleiter bei Micius. Insbesondere für das Finanzwesen und das Militär sei die Quantenkommunikation eine bedeutende Anwendung, da dort Sicherheit von höchster Bedeutung sei. Allerdings ließe sich noch nicht abschätzen, ob sie die herkömmlichen Verfahren ersetzen wird.

Die Übertragung von Photonen zwischen Sender und Empfänger ist nicht einfach, da die optische Achse des Satelliten genau auf die Teleskope auf dem Boden zeigen muss. Dies bedeutet, dass jede Nacht nur etwa fünf Minuten experimentiert werden kann. „Dies erfordert eine extrem genaue Messung“, sagte Wang. „Das Empfangen der verschränkten Photonen lässt sich mit dem Versuch vergleichen, aus einem Flugzeug fallende Münzen mit einer Sparbüchse aufzufangen.“

Eine weitere Herausforderung ist, dass Quantenverschränkungen nicht wie Funksignale verstärkt werden können. Wissenschaftler müssen noch die Störungen überwinden, denen Photonen ausgesetzt sind, die über Tausende von Kilometer entfernt sind. Theoretisch könnten “Quanten-Repeater” aneinandergereiht werden, um so die Übertragung von Quantendaten über längere Distanzen zu ermöglichen. Doch diese Aufgabe ist so schwierig, dass solche Systeme weitgehend Theorie bleiben.