Die Forschung im Bereich der Quantenkommunikation macht große Fortschritte – und das nun auch buchstäblich in der Luft. In einem aktuellen Experiment der Initiative QuNET ist es erstmals gelungen, optische Quantenkanäle zwischen einem Flugzeug und einer Bodenstation erfolgreich zu testen. Damit haben die Forschenden einen wichtigen Schritt hin zu einem sicheren Quantenkommunikationsnetz geschafft, das eines Tages weltweit Datenübertragung auf völlig neue Weise ermöglichen könnte.
Bei dem sogenannten „Key Experiment 3“ fungierte ein Forschungsflugzeug des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) als mobiler Knotenpunkt eines experimentellen Quantenkommunikationsnetzes. Während des Fluges wurden einzelne Lichtteilchen – sogenannte Photonen – vom Flugzeug zur Erde gesendet. Auf der Bodenstation kam modernste Empfangstechnik zum Einsatz, die selbst schwächste Lichtsignale erfassen und auswerten kann. Die große Herausforderung bestand darin, die Verbindung trotz Bewegung, Luftturbulenzen und wechselnder Wetterbedingungen stabil zu halten. Dafür wurden adaptive optische Systeme genutzt, die Verzerrungen der Atmosphäre in Echtzeit korrigieren können.
Der Hintergrund dieser aufwendigen Tests ist ein zentrales Ziel der Quantenkommunikation: die Entwicklung von Technologien, mit denen sich absolut abhörsichere Kommunikationskanäle aufbauen lassen. Denn in der Quantenphysik gilt: Sobald jemand versucht, ein quantenmechanisches Signal abzuhören, verändert er es automatisch – der Eingriff wird also sofort erkannt. Damit könnten künftig hochsensible Daten, etwa aus Regierung, Militär, Banken oder kritischen Infrastrukturen, sicherer übertragen werden als jemals zuvor.
Klassische Glasfaserverbindungen stoßen bei der Quantenkommunikation schnell an physikalische Grenzen, da Photonen auf langen Strecken verloren gehen. Mobile Plattformen wie Flugzeuge oder Satelliten bieten hier einen entscheidenden Vorteil: Sie ermöglichen den Aufbau von Quantenverbindungen über weite Distanzen hinweg – und bilden so die Grundlage für ein künftiges „Quanteninternet“.
Die QuNET-Initiative wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und vereint führende deutsche Forschungseinrichtungen, darunter das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, das DLR sowie weitere Partner aus Wissenschaft und Industrie. Gemeinsam arbeiten sie daran, die Quantenkommunikation aus dem Labor in die Praxis zu bringen.
Mit dem erfolgreichen Flugexperiment ist QuNET diesem Ziel ein großes Stück näher gekommen. Die Ergebnisse zeigen: Quantenkommunikation funktioniert nicht nur unter Laborbedingungen, sondern auch in realen, dynamischen Umgebungen. Damit wird eine Zukunft greifbar, in der Informationen weltweit mit bisher unerreichter Sicherheit ausgetauscht werden können – über ein Kommunikationsnetz der nächsten Generation.
Foto: DLR
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