Quantenkrytographie: Chinas erster Schritt zur Quantenkommunikation per Satellit

Ein Satellitenexperiment soll erstmals Quantenkryptographie zwischen Orbit und Bodenstationen demonstrieren. China könnte damit zum Pionier eines weltweiten quantenverschlüsselten Internet werden.

Artikel veröffentlicht am 29. Juli 2016, 12:19 Uhr, Frank Wunderlich-Pfeiffer

QSS soll Quantenkryptographie per Satellit testen. (Bild: Chinese Academy of Sciences (CAS))

Mit dem Quantum Science Satellite (QSS) will China erstmals die Übertragung quantenverschlüsselter Nachrichten in den Weltraum testen. Chinas neuester Forschungssatellit soll im August mit einer Langer-Marsch-2-Rakete gestartet werden. Der 620 kg schwere QSS soll verschränkte Photonen zwischen der Erdoberfläche und dem Satelliten in einer 600 km hohen Umlaufbahn übertragen. Bisher konnten längere Strecken in der Quantenkryptographie nur durch Glasfasern überbrückt werden. Der Start war ursprünglich für Juli vorgesehen, wurde aber auf August verschoben.

QSS ist Teil des zwölften Fünf-Jahres-Forschungsplans der Volksrepublik China aus dem Jahr 2011. Dazu gehört auch ein Satellit zur Erforschung der dunklen Materie namens Wukong "Affenkönig" und die Mission des Satelliten Shijian-10 mit Rückkehrkapsel, in der auch ESA-Experimente an Bord sind. Dazu kommt das noch nicht gestartete Röntgenteleskop HXMT.

Neuer Entfernungsrekord für Quantenteleportation

Der Satellit soll alle Kommunikationsmöglichkeiten mit der Bodenstation testen. Dazu gehört das Versenden von Quantenschlüsseln von der Bodenstation zum Satelliten genauso wie der Rückweg. Außerdem soll der Satellit als Repeater verwendet werden und so verschlüsselte Nachrichten von einer Bodenstation an eine weitere leiten. Darüber hinaus soll der Satellit verschränkte Photonen an zwei Bodenstationen versenden, die mindestens 1.000 km voneinander entfernt sind, womit der Entfernungsrekord für Experimente in der Quantenteleportation gebrochen würde.

Als Bodenstationen dienen Teleskope mit Durchmessern von 1 Meter bis 1,8 Meter, die an vier Standorten verteilt sind. Als Hauptstation dient das nationale Observatorium Xinglong in der Nähe von Beijing, die restlichen Stationen wurden in den abgelegeneren Provinzen Xinjiang, Qinghai und Yunnan errichtet.

Wenn das Experiment erfolgreich ist, sollen weitere Satelliten folgen, die untereinander verschränkte Photonen versenden und so quantenverschlüsselt kommunizieren können. Auf diese Weise könnte ein weltumspannendes Satellitennetz für quantenverschlüsselte Kommunikation aufgebaut werden. Vor allem das Militär dürfte an dieser Technik interessiert sein. Wie ein Artikel in Nature betont, werden aber nicht nur in China Anstrengungen zur quantenverschlüsselten Kommunikation per Satellit unternommen. Das chinesische Programm ist aber von allen am weitesten fortgeschritten.

Nachtrag vom 16. August 2016, 15:30 Uhr

Der Satellit QSS ist erfolgreich gestartet. Eine Langer-Marsch-2D-Trägerrakete brachte ihn in den Orbit. Sie hob am 16. August 2016 um 1:40 Ortszeit (15. August, 19:40 Uhr unserer Zeit) vom Startplatz Jiuquan im autonomen Gebiet Innere Mongolei aus ab.