Die „Quanteninternet'-Revolution kommt bald: Wie dieses „nicht hackbare' Netzwerk funktioniert

Mit der Einführung des Integrated Quantum Networks (IQN) Hub im Vereinigten Königreich wurde ein bedeutender Schritt in Richtung eines sicheren und revolutionären Kommunikationsnetzwerks getan.

Mit der Einführung des Integrated Quantum Networks (IQN) Hub in Großbritannien wurde ein großer Schritt in Richtung eines sicheren und revolutionären Kommunikationsnetzwerks getan.

Mit dieser bahnbrechenden Forschungsinitiative werden Wissenschaftler daran arbeiten, ein „nahezu unhackbares“ Quanteninternet zu entwickeln – ein riesiges Netzwerk, das die Prinzipien der Quantenmechanik zur Übertragung von Informationen nutzt.

Die Heriot-Watt University wurde ausgewählt, um den IQN Hub zu leiten, als Teil des Plans der britischen Regierung, 160 Millionen Pfund in Quantentechnologien zu investieren.

Dies folgt der kürzlichen Ankündigung von vier weiteren Quantenzentren, die sich auf Bereiche wie Quantensensorik und quantenbiomedizinische Technologien konzentrieren werden.

Gemeinsam werden diese Hubs ein Netzwerk aus Fachwissen und Innovation bilden und dabei helfen, die Entwicklung von Quantentechnologien im Vereinigten Königreich voranzutreiben.

Hier ist ein genauerer Blick darauf, wie ein Quanteninternet funktioniert und welche potenziellen Vorteile es mit sich bringen könnte.

Bits, Qubits und Verschränkung verstehen

Traditionelles Internet verwendet Bits, die entweder eine 0 oder eine 1 sein können. Quantennetzwerke hingegen verwenden Qubits, die als 0, 1 oder beide gleichzeitig existieren können. Stellen Sie sich eine Münze vor, die sowohl aus Kopf als auch aus Zahl besteht, bis Sie sie betrachten – so ist im Wesentlichen ein Qubit.

Dieser einzigartige Zustand, bekannt als Superposition, ermöglicht ein weiteres Schlüsselphänomen der Quantenmechanik, die Verschränkung. Verschränkte Qubits sind miteinander verbunden und haben unabhängig vom Abstand zwischen ihnen ein gemeinsames Ergebnis.

Um die Verschränkung zu veranschaulichen, stellen Sie sich zwei Münzen vor, die miteinander verbunden sind. Wenn Sie eine Münze werfen und sie auf „Kopf“ landet, wissen Sie sofort, dass die andere Münze „Zahl“ zeigt, ohne sie auch nur anzusehen. Diese sofortige Verbindung macht Quantennetzwerke praktisch unhackbar.

Quanteninternet: Eine Lösung gegen Cyberkriminalität und mehr

In einer Zeit, in der Cyberkriminalität das Vereinigte Königreich jährlich schätzungsweise 27 Milliarden Pfund kostet, verspricht ein Quanteninternet ein beispielloses Maß an Sicherheit.

Durch die Verwendung von Qubits und Verschränkung können Quantennetzwerke ein Kommunikationssystem schaffen, das theoretisch unmöglich abzufangen ist. Jeder Versuch, ein Qubit zu messen oder abzufangen, würde seinen Zustand stören und den Sender und Empfänger vor einem möglichen Verstoß warnen.

Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, ein Gespräch zwischen zwei Menschen zu belauschen, die ein Quantennetzwerk zur Kommunikation nutzen. Sobald man versucht, mitzuhören, würden die Qubits gestört und beide Parteien wüssten, dass jemand versucht, ihre Kommunikation abzufangen.

Diese inhärente Sicherheit macht Quantennetzwerke zu einer vielversprechenden Lösung zum Schutz sensibler Daten und Kommunikation, die erhebliche Auswirkungen auf Sektoren wie Finanzen, Regierung und Verteidigung haben könnte.

Über die erhöhte Sicherheit hinaus könnte ein Quanteninternet auch Bereiche wie das Gesundheitswesen, das Bankwesen und die wissenschaftliche Forschung revolutionieren.

Zum Beispiel könnte ein Quantennetzwerk verwendet werden, um medizinische Geräte in Krankenhäusern zu verbinden, was eine Echtzeitüberwachung der Vitalfunktionen von Patienten ermöglicht und es Ärzten ermöglicht, schnell auf Änderungen ihres Zustands zu reagieren.

Im Bankensektor könnte ein Quantennetzwerk verwendet werden, um ein sicheres System für den Geldtransfer und die Verarbeitung von Transaktionen zu schaffen und so das Risiko von Betrug und Cyberkriminalität zu verringern.

Wissenschaftler könnten ein Quantennetzwerk auch nutzen, um Daten auszutauschen und effizienter an Forschungsprojekten zusammenzuarbeiten, was zu schnelleren und bahnbrechenderen Entdeckungen führen würde.

Quantentechnologie: Eine aufgeladene Version bestehender Systeme

Professor Gerald Buller, der den IQN Hub bei Heriot-Watt leiten wird, beschreibt die Quantentechnologie als eine „aufgeladene“ Version der heutigen Technologie.

„Es ermöglicht uns, Probleme zu lösen und Daten auf eine Weise zu sichern, die mit herkömmlicher Technologie unvorstellbar wäre. Dies könnte zu Durchbrüchen in allen Bereichen führen, von der pharmazeutischen Forschung bis hin zur spannenden Entwicklung neuer Materialien“, sagte er.

Der Hauptschwerpunkt des IQN Hub wird auf der Schaffung groß angelegter Quantennetzwerke liegen, die in der Lage sind, Quantenverschränkung über große Entfernungen zu verteilen.

Dazu gehört die Entwicklung neuer Technologien zur Erzeugung, Manipulation und Erkennung von Qubits sowie von Protokollen zum Aufbau und zur Aufrechterhaltung von Quantenverbindungen zwischen verschiedenen Knoten im Netzwerk.

Heriot-Watts bedeutende Rolle in Quantenforschungszentren

Neben der Leitung des IQN Hub spielt die Heriot-Watt University auch eine wichtige Rolle in drei der vier anderen neu angekündigten Quanten-Hubs.

Diese Hubs konzentrieren sich auf die folgenden Bereiche:

Quantum-enabled Position, Navigation and Timing (PNT)-Technologien, die Sektoren wie Transport, Logistik und Vermessung revolutionieren könnten.

Quantenbiomedizinische Sensortechnologien, die darauf abzielen, neue Quantensensoren für den Einsatz in der medizinischen Bildgebung, Diagnostik und Therapie zu entwickeln.

Quantum Sensing, Imaging and Timing (SIT)-Technologien, die Anwendungen von Quantensensoren in Bereichen wie Materialwissenschaft, Umweltüberwachung und Verteidigung erforschen werden.

Die Beteiligung der Heriot-Watt University an diesen verschiedenen Quantenforschungszentren unterstreicht die Stärke und Expertise der Institution auf diesem Gebiet.

Die Forscher der Universität arbeiten an der Spitze der Entwicklung der Quantentechnologie, und ihre Beiträge zu diesen Hubs werden dazu beitragen, die Weiterentwicklung und Anwendung dieser Technologien im Vereinigten Königreich und darüber hinaus zu beschleunigen.

Quantum Hubs: Eine Brücke zwischen Ideen und praktischen Lösungen

Die fünf neuen Quanten-Hubs werden vom UKRI Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) bereitgestellt,

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