Quantennetze

Quantennetze sind Kommunikationsinfrastrukturen, die das Prinzip der Quantenmechanik nutzen, um Informationen zu übertragen. Im Gegensatz zu klassischen Netzwerken, die Bits zur Darstellung von Informationen verwenden, basieren Quantennetze auf Qubits. Qubits können nicht nur 0 oder 1 darstellen, sondern auch eine Überlagerung beider Zustände, was potenziell zu einer exponentiell größeren Informationskapazität führt.

Ein Kernkonzept von Quantennetzen ist die Quantenverschränkung. Zwei oder mehr Qubits können miteinander verschränkt werden, sodass sie miteinander verbunden bleiben, unabhängig von der räumlichen Entfernung. Misst man den Zustand eines verschränkten Qubits, beeinflusst dies sofort den Zustand des anderen. Diese Eigenschaft ermöglicht sichere Kommunikationsprotokolle wie die Quantenschlüsselverteilung (QKD). Bei QKD wird die Verschränkung genutzt, um einen geheimen Schlüssel zwischen zwei Parteien zu teilen. Jeder Versuch eines Lauschers, die Qubits abzuhören, würde die Verschränkung stören und somit entdeckt werden.

Die Entwicklung von Quantennetzen steckt noch in den Anfängen, aber Fortschritte bei der Erzeugung, Übertragung und Speicherung von Qubits schreiten voran. Mögliche Anwendungen reichen von hochsicherer Kommunikation über verteilte Quantencomputer bis hin zu präziseren wissenschaftlichen Messungen. Herausforderungen liegen in der Dekohärenz von Qubits, die durch Umwelteinflüsse verursacht wird, sowie in der Skalierbarkeit und Reichweite der Netzwerke. Der Aufbau eines globalen Quanteninternets stellt eine langfristige Vision dar.