Am 23. Juni 2025 wurde der Kleinstsatellit QUICK³ erfolgreich vom Raumfahrtzentrum Vandenberg in Kalifornien, USA, in die Erdumlaufbahn gestartet. Die Mission hat das Ziel, neue Technologien für abhörsichere Quantenkommunikation zu testen und ein quantenphysikalisches Experiment im Weltraum durchzuführen. Die Technische Universität Berlin (TU Berlin) spielt dabei eine zentrale Rolle im Forschungskonsortium und liefert entscheidende Beiträge.
QUICK³ ist ein 3U-CubeSat, etwa so groß wie ein Schuhkarton und wiegt rund vier Kilogramm. Der Satellit dient als Technologiedemonstrator für zukünftige Quantensatellitensysteme. An Bord befindet sich eine Quantenlichtquelle, die einzelne Photonen aus einem zweidimensionalen Material erzeugt. Diese Quantenübertragung soll unbemerkten Zugriff auf Daten physikalisch ausschließen und stellt somit einen bedeutenden Fortschritt in der Sicherheit der Datenübertragung dar.
Technische Details und Innovationsansätze
Die TU Berlin hat nicht nur die Elektronikbaugruppe zur Steuerung der Experimente entwickelt, sondern auch die mechanische Struktur des Satelliten, die für Raketenstartbelastungen ausgelegt ist. Systemingenieur Philipp Werner betont die intensiven Abstimmungen zwischen den wissenschaftlichen Partnern und dem Satellitenanbieter. Projektleiter Julian Bartholomäus hebt die umfangreiche Erfahrung der TU Berlin in der Raumfahrttechnik hervor, mit über 30 Satelliten im Orbit.
QUICK³ wird die Zuverlässigkeit der Komponenten zur Übertragung einzelner Photonen im Orbit prüfen. Die Mission soll Erkenntnisse für ein zukünftiges globales Quantenkommunikationsnetz liefern. Ein weiteres Ziel ist die Untersuchung der Born’schen Wahrscheinlichkeitsinterpretation der Quantenmechanik in Schwerelosigkeit. Erste wissenschaftliche Ergebnisse werden bis Ende 2025 erwartet. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und steht unter der Leitung von Prof. Dr. Tobias Vogl von der Technischen Universität München.
Quantenkommunikation und Sicherheit
Die Entwicklung von Quantencomputern könnte aktuelle Verschlüsselungsverfahren gefährden. Daher ist die Quantenkryptographie von enormer Bedeutung, da sie eine sichere Kommunikation durch physikalische Gesetze bietet, basierend auf Lichtteilchen statt auf mathematischen Codes. Abhörversuche führen dabei zu Zustandsänderungen der Lichtteilchen, die erkannt werden können. Die Herausforderung bleibt die sichere Datenübertragung über große Distanzen, die durch die Erforschnung von Satelliten als Übertragungsmedium angegangen wird.
Die QUICK³-Mission verfolgt daher das übergeordnete Ziel, ein nahtloses Netzwerk für sichere Datenübertragung aufzubauen. Dies könnte eine globale Quantenkommunikationsinfrastruktur fördern und für sensible Informationen wie Regierungs- und Militärkommunikation sowie im Gesundheitswesen von großer Bedeutung sein. Die Integration von Quantenkryptographie in die Kommunikationsinfrastruktur erfordert jedoch umfangreiche Planung und Investitionen sowie die Zusammenarbeit aller Beteiligten für eine erfolgreiche Einführung der Quantenkommunikation.
Mit der Nutzung von Prinzipien der Quantenmechanik, wie Quantenverschränkung und Quantensuperposition, zielt die Quantenkommunikation darauf ab, Informationen nahezu abhörsicher zu übertragen. Zentrale Konzepte wie die Quantenschlüsselverteilung (QKD) sind entscheidend für die sichere Schlüsselverteilung zwischen den Parteien. Pilotprojekte, wie die Initiative QuNet, verbinden Netzwerkknoten an mehreren Standorten in Berlin, was die Forschung an Quantenkommunikationssystemen weiter vorantreibt.
