Der Quan­ten­for­scher Anton Zei­lin­ger und sein chi­ne­si­scher Kol­lege Chunli Bai führ­ten in einem Live-Expe­ri­ment die erste, durch Quan­ten­phy­sik ver­schlüs­selte Video­kon­fe­renz über zwei Kon­ti­nente. Für den dafür erfor­der­li­chen Quan­ten­schlüs­sel wurde der 2016 ins All beför­derte Satel­lit „Micius“ eingesetzt. 

Von Quan­ten­kryp­to­gra­fie bis Quan­ten­in­ter­net : Die Erfor­schung der Welt der Quan­ten ver­spricht eine Viel­zahl neuer tech­no­lo­gi­scher Mög­lich­kei­ten. Wel­che Fort­schritte die Grund­la­gen­for­schung auf dem Weg zu deren Rea­li­sie­rung inzwi­schen errei­chen konnte, machte nun eine Welt­pre­miere deut­lich : Erst­mals führ­ten der Prä­si­dent der Chi­ne­si­schen Aka­de­mie der Wis­sen­schaf­ten, Chunli Bai, und Anton Zei­lin­ger, Prä­si­dent der Öster­rei­chi­schen Aka­de­mie der Wis­sen­schaf­ten (ÖAW), sowie Heinz W.Engl, Rek­tor der Uni-Wien ein mit­tels Quan­ten­tech­no­lo­gie ver­schlüs­sel­tes Video­te­le­fo­nat über zwei Kon­ti­nente hin­weg zwi­schen Wien und Peking. 

Eine Mil­lion mal höhere Verschlüsselung
Durch die Quan­ten­ver­schlüs­se­lung war die Abhör­si­cher­heit des Gesprächs, das bei einem Live-Expe­ri­ment vor Medi­en­ver­tre­tern an der Öster­rei­chi­schen Aka­de­mie der Wis­sen­schaf­ten (ÖAW) sowie in der chi­ne­si­schen Haupt­stadt Peking geführt wurde, min­des­tens eine Mil­lio­nen Mal höher als bei kon­ven­tio­nel­len Metho­den der Ver­schlüs­se­lung. Im Zuge der ers­ten inter­kon­ti­nen­ta­len Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­ons­ver­bin­dung konn­ten nicht nur Inhalte des Gesprächs abhör­si­cher über­tra­gen wer­den, son­dern auch wei­tere Daten in Form von Bil­dern des Phy­si­kers Erwin Schrö­din­ger und des chi­ne­si­schen Phi­lo­so­phen Micius.
Mög­lich gemacht hat das erste inter­kon­ti­nen­tale „Quan­ten­te­le­fo­nat“ der Welt eine inter­na­tio­nale Koope­ra­tion von For­schern der Chi­ne­si­schen Aka­de­mie der Wis­sen­schaf­ten, der ÖAW und der Uni­ver­si­tät Wien rund um die Quan­ten­phy­si­ker Jian Wei-Pan und Anton Zei­lin­ger. Das For­schungs­pro­jekt mit dem Namen QUESS (Quan­tum Expe­ri­ments at Space Scale), das 2013 von Zei­lin­ger und sei­nem ehe­ma­li­gen Dok­to­ran­den Pan aus der Taufe geho­ben wurde und vom Bun­des­mi­nis­te­rium für Wis­sen­schaft, For­schung und Wirt­schaft geför­dert wird, nutzt einen im Som­mer des ver­gan­ge­nen Jah­res ins All beför­der­ten chi­ne­si­schen Satel­li­ten für quan­ten­phy­si­ka­li­sche Expe­ri­mente zwi­schen Erde und Weltraum.

Enor­mes Poten­tial der Grund­la­gen­for­schung für prak­ti­sche Anwendung
„Der erfolg­rei­che Aus­tausch von quan­ten­ver­schlüs­sel­ter Infor­ma­tion zwi­schen zwei Kon­ti­nen­ten ver­deut­licht das enorme Poten­tial die­ser durch die Grund­la­gen­for­schung ermög­lich­ten Tech­no­lo­gie. Ein welt­wei­tes und siche­res Quan­ten­in­ter­net rückt damit einen ent­schei­den­den Schritt näher “, betont Zei­lin­ger. „Dem Anwen­den muss das Erken­nen vor­aus­ge­hen“, zitiert Heinz W. Engl ent­spre­chend Max Planck, den Begrün­der der Quan­ten­phy­sik. „Ein Tele­fo­nat ver­deut­licht heute, wel­che Inno­va­ti­ons­kraft von Grund­la­gen­for­schung aus­geht,“ ergänzt Engl.
„Ver­sucht jemand, die zwi­schen dem Satel­li­ten und der Boden­sta­tion aus­ge­tausch­ten Pho­to­nen abzu­fan­gen und die Pola­ri­sa­tion zu mes­sen, dann ver­än­dert er durch die Mes­sung den quan­ten­phy­si­ka­li­schen Zustand der Teil­chen – und fliegt sofort auf“, erklärt Johan­nes Hand­stei­ner vom Wie­ner Insti­tut für Quan­ten­op­tik und Quan­ten­in­for­ma­tion der ÖAW. Auf des­sen Dach befin­det sich das „Hedy Lamarr Quan­tum Com­mu­ni­ca­tion Telescope“, das für Vor­be­rei­tun­gen des Expe­ri­ments ein­ge­setzt wurde. Durch die Abwei­chung der Mess­da­ten von Sen­der und Emp­fän­ger kann somit jeder Lausch­an­griff unmit­tel­bar fest­ge­stellt wer­den. Wei­chen die Mess­da­ten hin­ge­gen nicht von­ein­an­der ab, haben Sen­der und Emp­fän­ger einen ers­ten Quantenschlüssel.
Nach­dem der zwi­schen Graz und „Micius“ erzeugte Schlüs­sel beim Satel­li­ten hin­ter­legt wurde, führ­ten die chi­ne­si­schen Wis­sen­schaft­ler mit ihrer Boden­sta­tion den­sel­ben Ablauf durch, sodass der Satel­lit schließ­lich über zwei Quan­ten­schlüs­sel ver­fügte. Diese wur­den dann im Orbit kom­bi­niert und das Ergeb­nis der Kom­bi­na­tion wie­der an die Boden­sta­tio­nen in Öster­reich und China über­mit­telt. Mit dem jeweils „eige­nen“ Schlüs­sel einer­seits und dem kom­bi­nier­ten Schlüs­sel ande­rer­seits konn­ten beide Boden­sta­tio­nen nun einen gemein­sa­men Code gene­rie­ren, der zur ein­deu­ti­gen Chif­frie­rung und Dechif­frie­rung von Infor­ma­tion – und somit zur abhör­si­che­ren Ver­schlüs­se­lung des „Quan­ten­te­le­fo­nats“ – ein­ge­setzt wer­den konnte. Mit­tels die­ses gemein­sa­men Codes konnte das Video­te­le­fo­nat selbst dann über nor­male Inter­net­ver­bin­dun­gen geführt werden.