18-05-2020
18-05-2020
Eine genaue Zeitangabe war bislang gewöhnlich lediglich durch eine Atomuhr möglich. Dabei betrug die Zeitabweichung eine Sekunde in Millionen Jahren. Nunmehr ist es chinesischen Wissenschaftlern gelungen, eine noch genauere und sichere Zeitübertragung zu ermöglichen, nämlich mithilfe der Quantentechnologie. Unlängst haben die Forscher beim Micius, dem weltweit ersten Quantum-Satelliten, zum ersten Mal eine sichere Zeitübertragung auf dem Quantenniveau erfolgreich absolviert, was ein Fundament für den Bau eines sicheren Satellitennavigationssystems legte. Die Fachbezeichnung des Satelliten Micius lautet QUESS (Quantum Experiments at Space Scale).
Die Ergebnisse des Experiments wurden inzwsichen bereits in der Wissenschaftszeitschrift Nature Physics veröffentlicht. Die Verfasser waren Professor Pan Jianwei von der Chinesischen Universität für Wissenschaft und Technologie und seine Team-Kollegen.
Hochpräzise Zeitsynchronisation spielt sowohl bei der Grundlagenforschung als auch konkreten technologischen Anwendungen, wie etwa bei der Navigation und Ortung eine entscheidende Rolle.
Die gängigen Methoden der Zeitsynchronisation erweisen sich Forschern zufolge jedoch als anfällig für Attacken der Hacker. Deshalb sei es dringend notwendig, neue Technologien für sichere und hochpräzise Zeitübertragung zu entwickeln.
Nach Auffassung von Professor Pan Jianwei kann nur die Quantenkommunikationstechnologie neue gezielte Lösungen bringen. Aufgrund eines einschlägigen Prinzips der Quantenmechanik, dem Nicht-Klonen-Theorem, kann ein einziges Photon bei der Zeitübertragung als Träger fungieren und dabei den Vorgang der Signalübermittlung völlig sichern, so die Wissenschaftler.In der Physik bedeutet das Nicht-Klonen-Theorem, dass es es unmöglich ist, eine identische Kopie für einen beliebigen unbekannten Quantenzustand zu schaffen.
Das Forschungsteam unter Leitung von Professor Pan Jianwei hat sich infolgedessen ein Experiment für eine satellitengestützte quantensichere Zeitübertragung ausgedacht. So konnte ein einziges Photon, das den Quantum-„Schlüssel“ trug, eine hochpräzise Zeitübermittlung realisieren, wobei sowohl die Sicherheit der Daten als auch die Zeitsychronisation garantiert wurden.
Mit Hilfe des Satelliten Mecius gelangte das „Single-Photon“-Signal an eine bestimmte Bodenstation und konnte schließlich an das Forschungsteam übertragen werden. Die dabei angezeigte Zeit der Bodenstation konnte völlig mit dem Zeitsignalsender, also dem Satelliten Mecius synchronisiert werden.Der Micius, der nach dem antiken chinesischen Philosopen vom 5. Jahrhundert vor Christus benannt wurde, ist am 16. August 2016 ins All geschickt worden.
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