Im Mai 2021 startet das Infrastrukturprojekt „Austrian Quantum Fiber Network – AQUnet“. In ihm soll über fünf Jahre hinweg ein Glasfasernetz entstehen, mit dem verschiedene Forschungseinrichtungen Quanteninformation übermitteln und Präzisionsmessungen durchführen können.
Eine zentrale Rolle im Projekt spielen dabei Innsbruck und Wien, aber auch Partner aus anderen europäischen Ländern – darunter Frankreich, Deutschland und Tschechien – sollen längerfristig eingebunden werden. Im Verbund mit ihnen soll „AQUnet“ dann eine Vorbildfunktion für ein künftiges weltumspannendes Quanteninternet einnehmen.
„Erkenntnisse aus dem Bereich der Quantentechnologien entwickeln sich rasend schnell“, sagt Bernd Logar, Vorsitzender des Aconet-Vereins und CIO der TU Wien. „Mit einer Ost-West-Verbindung innerhalb Österreichs legt unser Projekt den Grundstein, um sich dann innerhalb Europas weiter zu vernetzen.“
Österreich als Quanten-Land
Schon in der Vergangenheit wurde in Österreich bei der Dateninfrastruktur verstärkt zusammengearbeitet: Unter dem Namen „Aconet“ entstand ein Hochleistungsdatennetz für Wissenschaft, Bildung und Kultur. Allerdings handelte es sich dabei bisher nicht um Quantenkommunikation, sondern um klassischen Datenaustausch.
„Aconet“ wird nun aber im neuen Quantenkommunikationsprojekt eine wichtige Rolle spielen. Neben der TU Wien sind außerdem die Universität Wien, die Universität Innsbruck und das Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen beteiligt.
„Viele Länder wie Deutschland, UK, USA und China investieren derzeit massiv in Quantentechnologie. In Österreich waren die Infrastruktur-Ausgaben bisher noch nicht so hoch, dabei hat gerade Österreich ausgezeichnete Chancen, bei diesem Wettbewerb ganz vorne mitzumischen“, sagt Prof. Thorsten Schumm vom Atominstitut der TU Wien, Initiator des Projekts.
So ist Quantenphysik laut ihm eines der Forschungsgebiete, in denen Österreich besonders stark ist. „Bereits jetzt gibt es ausgezeichnete Forschungsgruppen mit erstklassiger Infrastruktur. Sie wollen wir jetzt auf neuartige Weise verknüpfen.“
„Es geht nicht nur um Quantenkryptographie“
Information über weite Strecken so auszutauschen, dass ihre quantenphysikalischen Eigenschaften bestehen bleiben, ist nach wie vor eine große Herausforderung. Relativ problemlos lassen sich heute zwar quantenverschränkte Photonen erzeugen, doch diese Verschränkungen stabil zu halten und sie auf kontrollierte, zuverlässige Weise für technologische Anwendungen zu nutzen, ist schwierig.
Dieser Umstand ist Zentrum der Forschung an den Universitäten Innsbruck und Wien. In Innsbruck wird bereits ein lokales Quantennetzwerk zwischen verschiedenen Gebäuden am Uni-Campus betrieben. Nun soll untersucht werden, wie sich dies auf große Entfernungen und mit bereits verlegten Datenglasfasern realisieren lässt.
„Bei unserem Forschungsprojekt geht es allerdings nicht nur um Quantenkryptographie“, betont Schumm. „Ganz zentral für das ,AQUnet‘-Projekt ist präzise Zeitmessung, das ist die Expertise meiner Forschungsgruppe an der TU Wien. Und auf diese Weise ergeben sich Möglichkeiten für verschiedenste Hochpräzisionsmessverfahren.“
Beispielsweise ließe sich mit einem solchen Netzwerk sehr exakt messen, wie Atomuhren an unterschiedlichen Positionen unterschiedlich ticken. Das könnte dann dazu dienen, winzige Änderungen in Abstand oder Höhenunterschied zu detektieren, und das wiederum würde Erkenntnisse über das Verhalten der Erde liefern – bis hin zu Erdbebenvorhersagen.
