Mit Aliens reden: Quantenkommunikation soll interstellar möglich sein

Mithilfe von Quanten soll es möglich sein, über interstellare Distanzen Informationen auszutauschen und mit Aliens zu reden.

Artikel veröffentlicht am 7. Juli 2022, 16:50 Uhr, Andreas Lutter

Quantencomputer (Symbolbild): Qubits interagieren mit anderen astronomischen Körpern, Gas oder Staub. (Bild: Pixabay/Montage Golem.de)

Quantenkommunikation soll über interstellare Distanzen möglich sein. Dabei soll man über viele Tausende Lichtjahre lange Distanzen kommunizieren können. Das will die von den Physikern Arjun Berera und Jaime Caldéron-Figueroa geleitete Forschungsgruppe an der Universität von Edinburgh mit mathematischen Berechnungen bewiesen haben.

Ebenso berichten die beiden Forscher, dass sogar die Kommunikation mit Außerirdischen in der Milchstraße möglich sei, sofern diese Signale auf diesem Weg aussenden und bereit sind, mit anderen Zivilisationen auf dem Quantenweg zu interagieren.

Doch wie soll Quantenkommunikation funktionieren? Sie nutzt die Gesetze der Physik, um ein Photon in den Zustand der Superposition zu versetzen. Ein solches Teilchen wird dann Qubit genannt und repräsentiert viele Kombinationen zwischen 1 und 0 gleichzeitig. Ein Qubit oder Quantenbit ist die kleinste Speichereinheit, mit der ein Quantencomputer oder ein Quantenkommunikationsgerät arbeiten kann.

Qubits sind instabil

Doch stehen Ingenieure und Wissenschaftler gleich vor mehreren Problemen: Die Qubits sind in der Superposition nicht sehr stabil und würden bei einem Kommunikationsversuch zwischen den Sternen mit anderen astronomischen Körpern oder Gas und Staub interagieren und ihren äußerst fragilen Zustand verlieren. Deshalb stellte sich für Berera und Caldéron-Figueroa die Frage: Welche Art von Photonen sollen in welchem Energiezustand für interstellare Kommunikation genutzt werden?

Die beiden Physiker wandten für ihre mathematischen Berechnungen die Eigenschaften von Röntgenstrahlung im interstellaren Medium an. Nur hier könne es funktionieren, über die Lichtjahre langen Distanzen hinweg zu kommunizieren. Mit konventionellen Radiowellen wie auf der Erde wäre interstellare Kommunikation kaum möglich, da diese Form der Strahlung zu energiearm ist und man gigantische Schüsseln benötigen würde, um Informationen überhaupt zu empfangen. Röntgenstrahlung hat laut den Forschern jedoch jene Eigenschaften, die für den Informationsaustausch über interstellare Distanzen notwendig ist.

Die von Berera und Caldéron-Figueroa verwendete Mathematik zeigte ihnen, dass der Raum zwischen den Sternen sehr wenig Staub und Gas enthält und im Röntgenspektrum ausgesandte Qubits Hunderttausende Lichtjahre reisen könnten, ohne den Zustand der Superposition zu verlieren. In ihrem Paper erwähnen sie auch, dass man mit dem optischen oder Mikrowellenspektrum ebenso interstellar kommunizieren könnte.

Verstehen wir die Aliens und sie uns?

Sie erwähnen als eine Anwendungsform der Quantenkommunikation die Kommunikation mit außerirdischen Zivilisationen, da sie davon ausgehen, dass weiter entwickelte Gesellschaften auch höhere Formen der Kommunikation nutzen. So soll es möglich sein, auch über viele Tausende Lichtjahre hinweg mit Außerirdischen zu kommunizieren. Sie gehen jedoch auf die Herausforderungen für Sender und Empfänger ein, diese Art von Signalen zu empfangen und richtig zu interpretieren.

In den vergangenen Jahren untersuchten Wissenschaftler die Möglichkeit, Quantenkommunikation als eine hochsichere Form der Nachrichtenübertragung nutzbar zu machen. Sollte ein Hacker hier etwa versuchen, eine Quantenunterhaltung auszuspionieren und die Photonenzustände der Qubits auszulesen, kollabiert der sehr fragile Quantenzustand der Teilchen entweder zu einer 1 oder einer 0. Der Hacker kann damit den Informationsgehalt eines Qubits nicht erfassen und hinterlässt ein eindeutiges Zeichen seiner Aktivität.

Wann Quantenkommunikation einsatzbereit sein wird, ist unklar und wird von den beiden Autoren des Papers nicht erwähnt. Sie legen mit ihrem Aufsatz jedoch die mathematische Grundlage für die Kommunikation zwischen den Sternen.