Glossar

Quanten sind die kleinsten, nicht weiter teilbaren Einheiten bestimmter physikalischer Größen, wie Energie oder Licht. Sie bilden das Fundament der Quantenphysik, die sich mit den Gesetzen auf kleinster Ebene, also im Bereich von Atomen und subatomaren Teilchen, beschäftigt.

QKD ist eine Methode zur sicheren Übermittlung von Verschlüsselungsschlüsseln unter Verwendung von Qubits. Dabei werden Photonen (Lichtteilchen) mit unterschiedlichen Polarisationen verwendet, um den Schlüssel zu übertragen. Da jeder Abhörversuch die Quanteninformation verändert, kann die Sicherheit der Übertragung garantiert werden. Die bekannteste QKD-Methode ist das BB84-Protokoll, benannt nach seinen Entwicklern Bennett und Brassard.

Quanten-Teleportation bezieht sich auf die Übertragung von Quanteninformation von einem Ort zum anderen, ohne dass physische Teilchen bewegt werden. Diese Übertragung wird durch Quantenverschränkung ermöglicht. Die Quanten-Teleportation überträgt die Eigenschaften eines Quants, wie zum Beispiel den Spin eines Elektrons, an ein anderes Teilchen, das sich an einem weit entfernten Ort befindet.

Ein Qubit ist die kleinste Informationseinheit in der Quantenkommunikation. Im Gegensatz zu einem klassischen Bit, das entweder 0 oder 1 sein kann, ermöglicht ein Qubit dank der Superposition beide Zustände gleichzeitig anzunehmen. Diese Eigenschaft erlaubt es Quantencomputern, viele Berechnungen parallel durchzuführen und ist entscheidend für die Effizienz und Sicherheit der Quantenkommunikation.

Ein Computer, der die Gesetze der Quantenmechanik nutzt, um Berechnungen durchzuführen. Quantencomputer nutzen Qubits und sind in der Lage, bestimmte Probleme viel schneller zu lösen als klassische Computer. In der Quantenkommunikation könnten Quantencomputer für Verschlüsselung und sichere Datenübertragung eingesetzt werden.

Quanteninterferenz ist ein Phänomen, das auftritt, wenn Quantenobjekte, wie Lichtquanten oder Elektronen, auf einander treffen und ihre Wellenfunktionen sich überlagern. Diese Überlagerung kann zu Verstärkung oder Auslöschung der Wellen führen, was zu charakteristischen Interferenzmustern führt. Dies ist vergleichbar mit den Interferenzmustern, die man von klassischen Wellen, wie Wasserwellen oder Schallwellen, kennt.

Ein hypothetisches globales Netzwerk, das auf den Prinzipien der Quantenkommunikation basiert. Ein Quanteninternet würde es ermöglichen, verschränkte Qubits weltweit zu übertragen, was extrem sichere Kommunikation und die Nutzung von Quantencomputern in einem globalen Netzwerk ermöglichen würde.

Ein Quantenkanal ist der physische oder virtuelle Kommunikationsweg, über den Quanteninformationen (wie verschränkte Photonen) übertragen werden. Ein Quantenkanal kann durch Glasfaserleitungen, Satelliten oder sogar durch die freie Luft verlaufen. Ein Quantenkanal muss besonders gut abgeschirmt sein, da die Quanteninformationen empfindlich auf Störungen reagieren.

Quantenkryptografie nutzt die Prinzipien der Quantenmechanik, um Daten so zu verschlüsseln, dass sie nicht abgefangen oder unbemerkt manipuliert werden können. Ein Hauptansatz ist die Quanten-Schlüsselverteilung (QKD), bei der ein Schlüssel zwischen zwei Parteien ausgetauscht wird. Jeder Abhörversuch würde den Quantenzustand der übermittelten Information verändern, was sofort auffällt.

Ein Quantenrepeater ist ein Gerät, das zur Überbrückung von Entfernungen in einem Quantenkommunikationsnetzwerk verwendet wird. Da Quanteninformationen über große Distanzen anfällig für Verluste und Fehler sind, werden Quantenrepeater benötigt, um die Signalqualität zu verbessern und die Reichweite der Kommunikation zu erhöhen, ohne die Quanteninformationen zu zerstören.

Ein Gerät, das in der Lage ist, Quanteninformationen von einem Quantenkanal zu einem anderen weiterzuleiten, ohne die Quanteninformation zu zerstören. Quantenrouter sind für den Aufbau von Quanten-Netzwerken entscheidend, um Quantenkommunikation über große Distanzen zu ermöglichen.

Ein Verschlüsselungsschlüssel, der mit Quantenkryptografie generiert und ausgetauscht wurde. Da dieser Schlüssel durch Quantenmechanik gesichert ist, ist er im Vergleich zu klassischen Schlüsseln äußerst sicher vor Abhörversuchen.

Ein Quantensprung bezeichnet in der Quantenphysik den plötzlichen Übergang eines Elektrons von einem Energiezustand auf einen anderen innerhalb eines Atoms. Dabei "springt" das Elektron ohne Zwischenstufen von einer festgelegten Energiebahn auf eine andere. Dieser Vorgang erfolgt, wenn das Elektron Energie aufnimmt oder abgibt, meist in Form von Licht. Obwohl "Quantensprung" oft als etwas Großes verwendet wird, handelt es sich in der Physik um eine winzige, aber sehr präzise Veränderung auf atomarer Ebene.

Dieses Prinzip besagt, dass ein Quantenobjekt sich nicht in einem einzigen, klar definierten Zustand befindet. Stattdessen kann es sich in einer Mischung mehrerer möglicher Zustände befinden. Stellen Sie sich vor, ein Quantenobjekt, wie ein Elektron oder Photon, kann sich gleichzeitig in mehreren Zuständen befinden – fast wie eine Münze, die vor dem Wurf gleichzeitig Kopf und Zahl zeigen könnte.

Quantenverschränkung beschreibt die besondere Verbindung zwischen zwei oder mehr Quantenobjekten, bei der die Zustände dieser Objekte unabhängig von der Entfernung zueinander unmittelbar miteinander verknüpft sind. Ändert sich der Zustand eines verschränkten Teilchens, ändert sich auch der Zustand des anderen – sofort und ohne Verzögerung. Diese Eigenschaft wird in der Quantenkommunikation verwendet, um Informationen über große Distanzen zu übertragen, ohne dass klassische Signalübermittlung nötig ist.