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Quantenkommunikation kann den abhörsicheren Austausch von Informationen und Daten gewährleisten. Denn Datenpakete lassen sich in Quantennetzwerken mithilfe verschränkter Photonenpaare sichern. Jeder unbefugte Versuch sie zu öffnen, würde den Verschränkungszustand beenden und dadurch sofort auffallen.

Neben der Sicherheit kommt Quantennetzwerken eine weitere zentrale Funktion zu. Sie können sehr leistungsfähige, sichere Verbindungen zwischen Quantencomputern und zwischen Quantensensoren schaffen. Das wäre der Schlüssel zum Distributed Quantum Computing. Dabei werden mehrere Quantencomputer zu einem System mit skalierter Kapazität und Performance verschaltet. Auch für Remote-Zugriffe auf anfangs nur begrenzt verfügbare Quantencomputer sind sichere Quantennetzwerke unverzichtbar. Denn so können sich industrielle und wissenschaftliche Anwender von Beginn an mit den Möglichkeiten des Quantencomputings vertraut machen oder die Vorteile dezentraler Quantensensornetzwerke nutzen.

World of Quantum 2025

Werden Sie Teil einer dynamischen internationalen Community, die sich schon zum 3. Mal auf der World of Quantum in München trifft. Quantentechnologien entwickeln sich im integrativen Miteinander von Lösungsanbietern, Wissenschaft und praktischer Anwendung weiter. Sichere Quantennetzwerke sind ein zentraler Baustein für den Markterfolg des Quantencomputings und der Quantensensorik – und umgekehrt.

Deshalb ist der Community-Gedanke so wichtig. Analog zur Quanten-Verschränkung sind die Technologiefelder Computing, Sensorik und Kommunikation untrennbar: Sie entwickeln sich synchron weiter. Sie basieren auf denselben quantenmechanischen Prinzipien. Und sie nutzen vergleichbare, überwiegend photonische Building-Blocks.

Auf der World of Quantum 2025 treffen Sie führende Lösungsanbieter, kluge Köpfe aus der Forschung und interessierte Anwender aus vielen Branchen, darunter:

  • Automotive
  • Luft- und Raumfahrt
  • Medizin und Diagnostik
  • Sensor- und Messtechnik
  • Informations- und Kommunikationstechnik
  • Maschinen- und Anlagenbau
  • Automatisierungstechnik
  • Chemie und Pharma

Quantennetzwerke: Strategisch entscheidend

Quantennetzwerke erfüllen viele Aufgaben. Sie machen Kommunikation abhörsicher, ermöglichen externen Nutzerinnen und Nutzern Remote-Zugriff auf Quantenrechner, verbinden Quantencomputer verschiedener Bauarten zu Quantensystemen, oder sie schaffen Verbindung zu dezentralen Quantensensoren.

Mit diesen Funktionen sind Quantennetzwerke strategisch entscheidend für den Erfolg, die schnelle Marktdurchdringung und die Akzeptanz der Quantentechnologien. Beim Quantencomputing ist das offensichtlich. Anders als herkömmliche Computer werden Quantenrechner auf absehbare Zeit eine begrenzte nicht allen Unternehmen, Forschungszentren und Haushalten verfügbare Ressource bleiben. Denn ihr Betrieb setzt spezifische Infrastruktur voraus – von der Kryokühlung auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt bis zur sicheren Abschirmung gegen Umwelteinflüsse.

Um dennoch vielen Anwendern sicheren Zugriff auf Quantencomputer zu ermöglichen, wird es zunächst Metropolitan Scale Quantum Networks geben. Ihre nur regionale Reichweite hat einen praktischen Grund: Es gibt bisher keine Repeater, mit denen sich übertragene Quantensignale verstärken lassen. Dem steht das No-Cloning-Theorem, wonach keine Kopie von einem unbekannten Quantenzustand möglich ist, entgegen.

Solche technologischen Lücken setzen der Quantenkommunikation bislang Grenzen. Doch die Quanten-Community hat mehr als einmal bewiesen, dass sie aus Grenzen schnell überwindbare Hürden machen kann. So galt beispielsweise die rauscharme Konvertierung von verschränkten Quanten in Telekom-übliche Frequenzen sowie ihre Übertragung über herkömmliche Glasfasern lange als kaum lösbare Herausforderung. Auf der World of Quantum 2025 werden entsprechende Lösungen zu sehen sein.

Um die Hardware und Software für die Quantenkommunikation praktisch erproben zu können, entstehen aktuell vielerorts Forschungsinfrastrukturen: Dark Fiber Networks, Knotenpunkte für ein Quanteninternet der Zukunft oder Satelliten mit entsprechenden Photonenquellen, die sichere Quantenschlüssel erzeugen und zu den Anwendern auf der Erde übertragen.

Sicherheitsrelevant für zahlreiche Branchen

Quantenkryptographie ist eine Schlüsseltechnologie. Denn es ist absehbar, dass sich heutige Verschlüsselungsverfahren mit Quantencomputern werden aushebeln lassen. Um weiterhin Datensicherheit gewährleisten und kritische Infrastrukturen schützen zu können, brauchen Regierungsorganisationen, Finanzbranche, Energiewirtschaft oder der Telekommunikationssektor quantensichere Lösungen. Dafür gibt es mit der Post-Quanten-Kryptografie ein eigenes Forschungsfeld. Hier geht es um quantensichere Verschlüsselung mit hochkomplizierten mathematischen Funktionen, die auch mithilfe eines Quantencomputers nicht zu brechen sein werden.

Ansätze für quantensichere Datenübertragung gibt es bereits. Darunter so genannte Quantenzufallszahlengeneratoren (Quantum Random Number Generation – QRNG). Diese nutzen anstelle algorithmischer Prozesse die inhärente Unvorhersehbarkeit des Verhaltens von Quanten, um völlig unvorhersehbare Zufallszahlen für kryptografische Schlüssel zu generieren. Ein weiterer Ansatz ist die Quantum Key Distribution (QKD), auf Basis von Einzelphotonenquellen und -detektoren. Beide Verfahren gelten in der Branche als Brückentechnologie zur Post-Quanten-Cryptography (PQC) und zu einem verschränkungsbasierten Quanteninternet der Zukunft.