• Adaptive-Optik korrigierte die atmosphärische Verzerrung, bevor das Quantensignal an der optischen Bodenstation in Padua in eine Single-Mode-Faser eingekoppelt wurde.
  • Das System erzeugte geheime Schlüssel mit 200 bit/s mit Detektoren bei Raumtemperatur, bleibt jedoch ein stationärer terrestrischer Feldversuch.

Der Sachverhalt

Forscher der University of Padua, ThinkQuantum und Italy's National Research Council haben die Quantenschlüsselverteilung über eine 18 Kilometer lange Freiraumverbindung in Nordostitalien demonstriert. Das Signal wurde von einem entfernten Terminal in Monte Grande zu einer optischen Bodenstation in Padua übertragen.

Atmosphärische Turbulenzen können einen optischen Strahl verformen und die Einkopplung in den engen Kern einer Single-Mode-Faser erschweren. Die Forschenden setzten an der Empfangsstation Adaptive-Optik ein, um das eingehende Signal zu korrigieren, bevor es über Faser zur QKD-Empfangsstation geführt wurde. Das System erzeugte geheime Schlüssel mit 200 bit/s mithilfe von Detektoren bei Raumtemperatur.

Die begutachteten Ergebnisse wurden am 26. August innpj Quantum Informationveröffentlicht. Der Versuch nutzte eine feste terrestrische Verbindung statt einer bewegten Satellitenverbindung und war ein Feldversuch, kein kommerzieller Einsatz eines Quanten-Netzwerks.

Die Einschätzung

Die schwierige Aufgabe beim Kombinieren von Freiraum- und Faser-QKD liegt nicht nur im Senden des Signals über große Distanzen. Am Empfangsort verändert die atmosphärische Turbulenz Form und Position des Strahls, während eine Single-Mode-Faser Licht nur durch einen sehr kleinen Kern aufnimmt. Schlechte Ausrichtung kann daher reduzieren, wie viel des eingehenden Signals die Faser erreicht.

Der Padua-Versuch zeigt, dass Adaptive-Optik diese Verzerrung ausreichend korrigieren kann, sodass eine Freiraumverbindung im Freien eine an eine Faser angeschlossene QKD-Empfangsstation speisen kann. Er beweist jedoch nicht, wie gut derselbe Aufbau mit einem bewegten Satelliten, bei Tageslichtturbulenzen oder unter wechselnden Wetterbedingungen funktionieren würde, wenn Nachführung und Ausrichtung deutlich anspruchsvoller wären.

Für BTW-Leser liegt die Relevanz in genau diesem Übergang zwischen Luft und Faser. Ein satellitenbasierter QKD-Dienst müsste Signale letztlich von einer Bodenstation in terrestrische Netze übertragen. Eine Wiederholung dieses Ergebnisses unter wechselnden Bedingungen ist wichtiger als eine bloße Distanzverlängerung.

Worauf zu achten ist

Beachten Sie Versuche mit bewegten oder satellitenbasierten Terminals, stärkerer atmosphärischer Turbulenz und Tagesbedingungen. Stabile Geheimschlüsselraten, automatische Strahlkorrektur und zuverlässige Faserkopplung über wiederholte Sitzungen würden stärkere Hinweise liefern, dass die Schnittstelle operative Netze tragen kann. Tests mit bereits verlegter terrestrischer Faser über die Bodenstation hinaus würden die Architektur auch näher an reale Netzbedingungen bringen.