Quanten-Technologien werden langsam Realität. Sie werden wahrscheinlich GPS ersetzen

Die Quantenphysik öffnet die Türen zu einer Welt ungeahnter Möglichkeiten, und Wissenschaftler wetteifern um deren praktische Anwendung. Derzeit sieht es so aus, als würden Quanten-Technologien bald in Bereichen wie dem Internet und der Navigation Geschichte schreiben.

Quanteninternet: Unhackbares Netzwerk der Zukunft?

Stellen Sie sich ein Internet vor, das praktisch unhackbar ist und Türen zu ungeahnter Rechenleistung öffnet. Genau das verspricht das Konzept des Quanteninternets, das langsam aber sicher Realität wird.

Wissenschaftler der Leibniz Universität Hannover haben ein Experiment durchgeführt, das einen Durchbruch bei der Verbindung von Quantentechnologien mit der bestehenden Internetinfrastruktur bedeuten könnte. Es gelang ihnen, Quanteninformationen und klassische Daten in Form von Einsen und Nullen durch ein einziges Glasfaserkabel zu senden.

Der Schlüssel zum Erfolg liegt in der Nutzung einer speziellen Technik, die es ermöglicht, die Phase der Signale im Glasfaserkabel zu verschieben. Dadurch befinden sich die Quanten- und klassischen Daten auf dem gleichen Frequenzkanal, ohne sich gegenseitig zu stören.

Obwohl dieses Experiment ein bedeutender Schritt nach vorne ist, steht das Quanteninternet noch vor Herausforderungen. Wissenschaftler versuchen beispielsweise, die Distanz zu verlängern, über die Quanteninformationen verlustfrei übertragen werden können, und suchen nach Wegen, den Traffic in bestehenden Netzen zu steuern.

Quantenkompasse: Abschied von GPS?

Navigation ohne GPS? Auch das könnte bald Realität werden, dank Quantenkompassen. Diese Geräte nutzen Quanteneffekte zur Positionsbestimmung und versprechen Unabhängigkeit von Satelliten.

Forscher des Sandia National Laboratory haben bedeutende Fortschritte bei der Miniaturisierung des Lasersystems erzielt, das für das Funktionieren eines Quantenkompasses erforderlich ist. Konkret ist es ihnen gelungen, das System von der Größe eines Kühlschranks auf einen winzigen Chip zu verkleinern.

Quantenkompasse funktionieren nach dem Prinzip der Atominterferometrie. Diese nutzt die Welleneigenschaften von Atomen zur Messung von Beschleunigung, Rotation und Winkelgeschwindigkeit. Diese Größen ermöglichen dann die Positionsbestimmung, ohne dass eine Kommunikation mit Satelliten erforderlich ist.

Obwohl miniaturisierte Quantenkompasse noch nicht für die Massenproduktion bereit sind, geben die Wissenschaftler nicht auf. Sie arbeiten daran, weitere Komponenten zu verkleinern und in einen einzigen Chip zu integrieren. In Zukunft könnten Quantenkompasse in Bereichen zum Einsatz kommen, in denen GPS unzugänglich ist, beispielsweise in dicht besiedelten Städten oder sogar unter Wasser.