Quanteninternet Glasfaserübertragung entwickeln: Hannovers Forscher bauen Brücke zwischen klassischem Internet und Quantennetz

Hannover: Physiker entwickeln neue Methode, um konventionelles Internet mit dem Quanteninternet zu vereinen – Quanteninternet Glasfaserübertragung entwickeln

Ein Team von vier Forschenden des Instituts für Photonik an der Leibniz Universität Hannover hat ein Sender-Empfänger-Konzept vorgestellt, mit dem sich verschränkte Photonen gemeinsam mit Laserpulsen gleicher Farbe über eine einzige Glasfaser übertragen lassen. Diese Arbeit adressiert direkt das Ziel, Quanteninternet Glasfaserübertragung entwickeln zu können, ohne separate Leitungen für klassische und Quantenkanäle zu benötigen (Stand 2025).

Die Bedeutung des Quanteninternets

Das Quanteninternet steht für abhörsichere Schlüsselverteilung und neue Netzwerkszenarien zwischen Quantenknoten. Die zentrale Idee: Verschlüsseln mit Verfahren, die selbst leistungsfähige Quantencomputer nicht brechen können. Für Betreiber kritischer Infrastruktur, Banken und öffentliche Hand verspricht das eine robuste Sicherheitsbasis über bestehende Glasfasernetze.

Welche Herausforderung gibt es bei der Glasfaserübertragung?

Bislang blockiert die Verteilung verschränkter Photonen häufig einen eigenen Farbkanal (Wellenlänge) in der Glasfaser, der dann nicht mehr für konventionelle Daten nutzbar ist. Genau hier setzt die Arbeit aus Hannover an.

Im klassischen DWDM-Betrieb (Dense Wavelength Division Multiplexing) werden viele „Farben“ parallel über eine Faser geführt. Quantenkanäle sind empfindlich und arbeiten mit extrem schwachen Signalen, klassische Kanäle mit hohen Leistungen. Das Nebeneinander im selben Spektralbereich galt lange als störanfällig – daher die Trennung auf verschiedene Wellenlängenbänder oder sogar getrennte Fasern. Experimente zeigten bisher meist Parallelbetrieb in getrennten Bändern (z. B. Quanten-O-Band vs. klassisches C-Band); die neue Methode geht einen Schritt weiter.

Die Lösung aus Hannover

Das Team um Prof. Dr. Michael Kues demonstriert, dass sich die Verschränkung auch dann erhält, wenn verschränkte Photonen zusammen mit einem Laserpuls gleicher Farbe durch eine Faser laufen. Kernidee: Die „Farbe“ (Wellenlänge) eines Laserpulses wird mit einem sehr schnellen elektrischen Signal so angepasst, dass sie exakt der der verschränkten Photonen entspricht. Damit lassen sich beide Signale im selben Farbkanal kombinieren und am Empfänger wieder trennen.

Das Experiment im Detail

Die Forschenden koppeln verschränkte Photonen und farbangepasste Laserpulse in eine Faser ein und belegen anschließend die erhaltene Quantenverschränkung. Vorteil: Der bisher „blockierte“ Kanal bleibt für die konventionelle Übertragung nutzbar, weil sich das Quanten- und das klassische Signal im selben Spektralfenster technisch sauber separieren lassen. Die Ergebnisse sind im Journal Science Advances publiziert und in der Universitätsmeldung zusammengefasst: Sender-Empfänger-Konzept aus Hannover.

Wie funktioniert die Methode technisch – in einem Satz?

Laserpulse werden per ultraschnellem elektrischen Tuning exakt auf die Wellenlänge der verschränkten Photonen gebracht, sodass beide Signale spektral deckungsgleich in einem Kanal laufen und später wieder getrennt werden können.

Damit löst das Konzept zwei praktische Hürden zugleich: die effiziente Kanalausnutzung im DWDM-Raster und die Minimierung von Störeinflüssen durch spektrale Überlappung mit kontrollierbarer Trennung. Aus Redaktionssicht ist vor allem der Integrationsansatz überzeugend, weil er an vorhandene Glasfaser-Topologien andockt und keine „Sonderfaser“ erfordert.

Die Vorteile der neuen Methode

Mit der kombinierten Übertragung lassen sich klassische und Quantenkanäle in derselben Infrastruktur fahren – ohne Spektralverlust durch reservierte „leere“ Slots. Für Betreiber klassischer Netze behält das DWDM-Raster seine Kapazität, während die Quantenkanäle für Schlüsselverteilung (QKD) oder Verschränkungsverteilung parallel laufen.

• Effizienz: Keine dauerhafte Blockade eines DWDM-Farbkanals für Quantenübertragung.
• Kostenseite: Nutzung bestehender Glasfaserstrecken, potenziell weniger Neubau.
• Sicherheit: Grundlage für abhörresistente Schlüsselverteilung über produktive Netze.
• Skalierung: Perspektive auf hybride Netze mit vielen Knoten statt Laborpunkt-zu-Punkt.

Was ist neu im Vergleich zu früheren Feldtests?

Neu ist die Kombination von Quanten- und klassischen Signalen gleicher Farbe in einem Kanal – demonstriert als kompaktes Sender-Empfänger-Prinzip. Frühere Feldversuche setzten meist auf getrennte Spektralbänder und zeigten Parallelbetrieb, aber ohne spektrale „Verschmelzung“ im selben Farbkanal.

Eine Einordnung durch Expertinnen und Experten hebt hervor, dass hier mehrere Bausteine erstmals auf einem Transmitterchip zu einem hybriden Datenpaket zusammengeführt wurden – technisch anspruchsvoll, weil klassische Signale mit sehr hoher Photonenzahl Quantenbits stören können. Details liefert das Science Media Center (Stand der Einordnung 2024).

Die praktische Umsetzung

„Unser Experiment zeigt, wie die praktische Umsetzung von hybriden Netzwerken gelingen kann“, sagt Prof. Michael Kues. Der nächste Schritt sind robuste Bauteile (Laser, Modulatoren, Filter) im Carrier-Formfaktor sowie Feldtests im produktiven Netz. Industrieprojekte haben bereits über Dutzende Kilometer stabile Verschränkungsverteilung demonstriert; die Brücke schlägt nun die spektrale Koexistenz im selben Kanal.

Die Zukunft der Telekommunikation

Mit Blick auf die nächsten Jahre ist ein gestufter Roll-out realistisch: intraurbane Teststrecken, dann Metropolnetze, perspektivisch überregionale Korridore. Stand 2025 braucht es weiterhin eng gesetzte Repeater-/Knotenabstände für Quantenpfade und standardisierte Schnittstellen zwischen klassischen Routern/Transpondern und Quantenknoten.

Wann könnte die Integration in bestehende Netze erfolgen?

Kurzfristig sind Pilotstrecken in Stadt- und Campusnetzen denkbar; flächige Carrier-Integration ist ein Thema für die zweite Hälfte der 2020er, abhängig von Komponentenreife und Normung.

Treiber sind drei Faktoren: miniaturisierte Transceiver-Chips, interoperable Steuerung (z. B. Softwarestacks wie QKD-Controller und Netzwerk-OS) und klare Betriebsrichtlinien für parallele Wartungsfenster, Monitoring und Fehlertoleranzen. Regulatorisch sind u. a. Sicherheitsanforderungen für kritische Infrastrukturen relevant; hier beobachten wir 2025 wachsende Pilotförderungen und Standardisierungsinitiativen in Europa.

Was bedeutet das für Smart-Home und Heimnetz?

Für Ihr Zuhause ändert sich kurzfristig wenig; die Innovation spielt im Backbone der Provider. Mittel- bis langfristig profitieren Sie indirekt: sichere Cloud-Dienste, Banking und Smart-Home-Plattformen, deren Schlüsselverteilung auf Quantenverfahren basiert.

In der Praxis hat sich gezeigt: Nutzer merken Sicherheitsgewinne selten direkt, wohl aber Stabilität und Vertrauenswürdigkeit der Dienste. Aus Redaktionssicht lohnt es sich, Router-Firmware aktuell zu halten und auf Anbieter zu setzen, die Transparenz zu Sicherheitszertifizierungen und Roadmaps zur Quantenresistenz bieten.

Fazit

Die Universität Hannover zeigt, wie sich verschränkte Photonen und klassische Laserpulse gleicher Farbe gemeinsam in einem Glasfaserkanal übertragen und wieder trennen lassen. Das erhält DWDM-Kapazität und schafft die Grundlage für hybride Netze aus konventionellem Internet und Quanteninternet. Stand 2025 ist das ein relevanter Technologieschritt vom Labor Richtung Feldbetrieb, flankiert von ersten Pilotstrecken. Für Endnutzer wird der Effekt mittelbar spürbar – über robustere, langfristig quantensichere Dienste. Das Ziel, Quanteninternet Glasfaserübertragung entwickeln und in bestehende Netze integrieren zu können, rückt damit näher.

Die Entwicklung einer neuen Methode, um das konventionelle Internet mit dem Quanteninternet zu vereinen, ist ein bedeutender Schritt für die Technologie. Diese Innovation könnte die Art und Weise, wie wir das Internet nutzen, revolutionieren. In Hannover arbeiten Physiker daran, diese beiden Welten zu verbinden und so die Vorteile beider Technologien zu nutzen. Das könnte die Geschwindigkeit und Sicherheit von Internetverbindungen erheblich verbessern.

Ein weiteres spannendes Thema im Bereich der Internet-Technologie ist der Glasfaserausbau auf Rügen. Durch Kooperationen wird das Netz auf der Insel weiter ausgebaut, was den Bewohnern schnellere und stabilere Internetverbindungen ermöglicht. Diese Entwicklungen sind ein wichtiger Schritt in Richtung einer flächendeckenden, modernen Internetinfrastruktur.

Auch die Einführung neuer WLAN-Technologien trägt zur Verbesserung der Internetnutzung bei. Der neue WLAN-Router mit Wi-Fi 7 bei 1&1 bietet eine schnellere und sicherere Verbindung. Diese Technologie ist besonders relevant für die Nutzung von Smart-Living-Geräten, die eine stabile und schnelle Internetverbindung benötigen.

Ein weiterer interessanter Aspekt ist die Nutzung von Internetdiensten für das Fernsehen. Mit Sky Stream TV über Internet können Sie Ihre Lieblingssendungen und -filme in hoher Qualität streamen. Diese Dienste bieten eine flexible und bequeme Möglichkeit, Unterhaltung zu genießen, ohne auf traditionelle Kabel- oder Satellitenverbindungen angewiesen zu sein.

Diese Entwicklungen zeigen, wie vielfältig und dynamisch die Welt des Internets ist. Die Verbindung des konventionellen Internets mit dem Quanteninternet könnte die nächste große Revolution sein. Bleiben Sie gespannt auf weitere Fortschritte in diesem faszinierenden Bereich.