Forscher der University of Pennsylvania haben einen bedeutenden Fortschritt auf dem Weg zum Quanteninternet erzielt. Sie konnten erfolgreich Quantensignale über bestehende Glasfaserkabel übertragen, was den Datentransport mittels Standard-Internetprotokollen ermöglicht und eine transformative Zukunft für die digitale Kommunikation verspricht.
Professor Liang Feng, eine Schlüsselfigur in dieser Forschung, betonte die Bedeutung dieser Errungenschaft. Im Gegensatz zu früheren Experimenten, die auf isolierte Labore oder spezielle Infrastrukturen beschränkt waren, integriert dieser neue Ansatz Quantensignale in reale Netzwerke. Das Team entwickelte einen speziellen Quantenchip, den Q-Chip, der Quantendaten parallel zu klassischen Signalen auf demselben Glasfaserkabel überträgt und dabei gängige Internetprotokolle einhält. Dies ist ein entscheidender Schritt, da Quantencomputer, die auf Qubits basieren und Zustände gleichzeitig darstellen können, extrem empfindliche Daten verarbeiten.
Herkömmliche Internet-Router können diese Quantendaten nicht verarbeiten, ohne sie zu zerstören. Der Q-Chip löst dieses Problem, indem er jedem Quantensignal einen klassischen „Header“ hinzufügt. Dieser Header enthält Routing- und Zeitinformationen und ermöglicht es den Routern, die Daten zu ihrem Bestimmungsort zu leiten, ohne das Quantensignal zu beeinträchtigen. So können Quanten- und klassische Signale gleichzeitig und synchron über dieselbe Glasfaserleitung gesendet werden.
Feng beschrieb diese Technologie als einen „bedeutenden Schritt zur Übertragung von Quantensignalen ohne Beeinträchtigung über bestehende Infrastrukturen“. Die Machbarkeit wurde anhand einer Ein-Kilometer-Glasfaserleitung von Verizon getestet. Dabei zeigte sich, dass das Quantensignal ähnlich auf Umgebungsrauschen reagierte wie ein klassisches Signal. In diesem Szenario unterstützte das klassische Signal bei der Korrektur des gestörten Signals, um sicherzustellen, dass die Quantendaten sicher ihr Ziel erreichten. Dieser Test belegt die Kompatibilität der Quantendatenübertragung mit bestehender Infrastruktur.
Die Forscher gehen davon aus, dass die siliziumbasierte Struktur des Q-Chips eine Massenproduktion mit aktuellen Fertigungsverfahren ermöglichen wird. Feng erklärte, dass diese Technologie einen grundlegenden Schritt für die Einführung erster Phasen des Quanteninternets in lokalen und metropolitanen Netzwerken darstellt. Diese Entwicklung wird als vielversprechender Fortschritt für die Zukunft des Quanteninternets angesehen und löst erhebliche Begeisterung in der wissenschaftlichen Gemeinschaft aus.
Weitere Forschungen deuten darauf hin, dass die Integration von Quanten- und klassischen Daten über bestehende Glasfasernetze eine Schlüsselrolle für die Entwicklung eines globalen Quanteninternets spielen wird. Experten betonen, dass solche Fortschritte essenziell sind, um die Sicherheit zukünftiger Kommunikationssysteme zu gewährleisten, da Quantencomputer bestehende Verschlüsselungsmethoden brechen könnten. Die Entwicklung von Quantencomputern und die damit verbundene Notwendigkeit sicherer Kommunikationskanäle treiben die Forschung in diesem Bereich voran. Die Fähigkeit, Quantensignale über herkömmliche Infrastrukturen zu senden, senkt die Eintrittsbarrieren für die Skalierung und Implementierung eines Quanteninternets erheblich.