Satelliten-basierte Quantenschlüsselverteilung
Weltweit entstehen neue innovative Produkte und Dienste, die auf den fortschreitenden Entwicklungen der Quantentechnologien basieren. Eine der wichtigsten ist die Quantenschlüsselverteilung (Quantum Key Distribution, QKD), eine Anwendung der Quantenkommunikation. Erste Produkte, die Glasfaserleitungen nutzen, sind bereits kommerziell erhältlich. Jedoch ist die Reichweite der Quantenkommunikation in Glasfaserleitungen beschränkt auf wenige hundert Kilometer. Der Einsatz von Satelliten zur Übertragung ermöglicht eine Quantenschlüsselverteilung auf globaler Ebene.
Das DLR konzeptioniert neue Systeme und entwickelt Komponenten für eine Satelliten-basierte Quantenschlüsselverteilung. Eine Kernkomponente ist das QKD-Terminal für Cubesats: Es ermöglicht, Quantenzustände vom erdnahen Orbit zum Boden zu übertragen – mit einer äußerst kompakten Bauweise des Laserterminals. Das Terminal wird in zwei Satellitenmissionen – QUBE und QUBE2 – in unterschiedlichen Entwicklungsstufen eingesetzt.
Das spezielle optische Design ermöglicht die Unterstützung der beiden Wellenlängenbereiche um 850 und 1.550 Nanometer. Ein aktiver Spiegel macht die notwendige präzise Ausrichtung des Sendestrahls zur Empfangsstation möglich. Der bodenseitige Empfang der Quantenzustände wird mittels optischer Teleskope gemacht. Die Signale werden vom Teleskop eingefangen und zum QKD-Empfänger geleitet, aus welchem der kryptografische Schlüssel ausgelesen werden kann.
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