OTTAWA / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Quantenkommunikation steht vor großen Herausforderungen, insbesondere durch atmosphärische Turbulenzen, die die Übertragung von Quanteninformationen stören können. Forscher der Universität Ottawa haben nun bedeutende Fortschritte erzielt, um diese Hindernisse zu überwinden.
In der Welt der Quantenkommunikation sind atmosphärische Turbulenzen eine der größten Herausforderungen. Diese Turbulenzen können die Quanteninformation, die durch Photonen übertragen wird, erheblich stören und die Sicherheit und Effizienz der Kommunikation beeinträchtigen. Forscher der Universität Ottawa, in Zusammenarbeit mit dem National Research Council Canada und dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, haben jedoch bedeutende Fortschritte gemacht, um diese Probleme zu lösen.
Ein wesentlicher Durchbruch ist die Entwicklung von TAROQQO, einem KI-gestützten Tool zur Vorhersage von Turbulenzen. Dieses Tool nutzt Recurrent Neural Networks (RNNs), um auf Basis von Echtzeit-Wetterdaten die Stärke der Turbulenzen bis zu 12 Stunden im Voraus vorherzusagen. Dies ermöglicht es Forschern, ihre Experimente optimal zu planen und Verluste zu minimieren.
Parallel dazu haben die Forscher ein schnelles adaptives Optiksystem entwickelt, das in der Lage ist, die durch Turbulenzen verursachten Verzerrungen in Echtzeit zu korrigieren. Dieses System verwendet einen speziellen verformbaren Spiegel, der seine Form bis zu 3000 Mal pro Sekunde ändern kann, um die Quanteninformation zu stabilisieren.
Die Kombination dieser beiden Technologien bietet eine robuste Lösung für die Herausforderungen der Quantenkommunikation. Während TAROQQO die Vorhersage und Planung von Experimenten verbessert, sorgt das adaptive Optiksystem dafür, dass die Kommunikation auch unter schwierigen Bedingungen sicher bleibt.
Diese Fortschritte sind besonders wichtig für die Quanten-Schlüsselverteilung (QKD), eine Technik, die es ermöglicht, sichere Verschlüsselungsschlüssel zu generieren und gleichzeitig potenzielle Abhörversuche zu erkennen. Die Fähigkeit, Turbulenzen in Echtzeit zu korrigieren, stellt sicher, dass die QKD auch in freien Raumverbindungen und Satellitenkanälen zuverlässig funktioniert.
Die Ergebnisse der Forscher zeigen, dass die Kombination aus KI und adaptiver Optik eine vielversprechende Lösung für die Herausforderungen der Quantenkommunikation darstellt. Diese Technologien könnten den Weg für die nächste Generation von Quantenkommunikationsnetzwerken ebnen, die sowohl sicher als auch skalierbar sind.
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