AWS gründet Labor zur Erforschung von Quantennetzwerken

Quantencomputer haben noch einen weiten Weg vor sich, um unseren Alltag zu revolutionieren. Doch sie stehen zunehmend im Mittelpunkt des Interesses und sind sogar schon für einige Forschungs- und kommerzielle Einrichtungen zugänglich. Die Amazon Braket Cloud Services sind ein Beispiel für Quantencomputing im Alltag.

Amazon selbst spricht jedoch eine Warnung aus: Denn um ihr volles Potenzial ausschöpfen zu können, müssen Quantengeräte an Quantennetze angeschlossen werden – ähnlich wie dies heute bei den meisten über das Internet verbundenen Geräten der Fall ist. Diese Quantennetze können sehr interessante Anwendungen ermöglichen. Darunter fällt zum Beispiel durch Quantenschlüssel geschützte Kommunikation mit einem Grad an Privatsphäre und Sicherheit, der sich mit herkömmlichen Verschlüsselungstechniken nicht erreichen lässt. Diese Netze können auch Quantenserver in der Cloud zusammenführen und die Leistung einzelner Quantenprozessoren verbinden und verstärken. Quantennetzwerke haben außerdem das Potenzial, Technologien besser zu nutzen, die bereits in der optischen Kommunikation eingesetzt werden – beispielsweise die Verwendung einzelner Photonen anstelle von Laserstrahlen, um Quantengeräte zu verbinden.

Um dieses Feld weiter zu erforschen, hat Amazon Web Services (AWS) das Center for Quantum Networking (CQN) gegründet. Es hat sich zur Aufgabe gemacht, wissenschaftliche und technische Herausforderungen im Bereich Quantencomputing zu bewältigen und neue Hardware, Software und Anwendungen für Quantennetzwerke zu entwickeln. Nach Angaben des Unternehmens wird das CQN die fortschrittlichen Bemühungen in der Quantenwissenschaft und -technik ergänzen, die bereits im AWS Center for Quantum Computing und im Amazon Quantum Solutions Lab laufen.

AWS-Vertreter ordnen die Initiativen Amazon Braket und AWS Quantum Solutions Lab nur als kurzfristigen Erfolg ein, während das AWS Center for Quantum Computing und das neue „langfristige“ CQN auf dem Weg zur Quantenevolution sind. Auf die Frage von Inside Quantum Technology, ob Amazon Repeater für Quantennetzwerke mit großer Reichweite herstellen oder ein eigenes Netzwerk zur Verteilung von Quantenschlüsseln (QKD) aufbauen könnte, sagte Antia Lamas-Linares, Forschungswissenschaftler für Quantencomputing bei AWS folgendes: Er könne diese Informationen nicht preisgeben, insbesondere in einem so frühen Stadium. Zudem arbeite das AWS Center for Quantum Networking direkt mit Quantenhardware, um die größte Herausforderung in diesem Bereich zu lösen – die Schaffung eines kommerziellen und skalierbaren Quantennetzwerks.

Kürzlich haben zwei unabhängige Forschungsgruppen – eine am Institute of Photonic Sciences (ICFO) in Spanien und die andere an der University of Science and Technology of China (USTC) – gezeigt, wie Quanten-Repeater die über Quantennetzwerke übertragenen Signale verstärken könnten. Schließlich würden sie das große Problem der Quanteninformation lösen, das in ihrer Verschlechterung während der Übertragung besteht.

Was kommt noch?

Ein aktueller Bericht von IQT Research zeigt, dass sich der weltweite Markt für Quantennetzwerke bis 2027 auf 1,5 Milliarden Dollar und bis 2031 auf über 8 Milliarden Dollar beläuft. Denn das Wachstum wird durch die Verwendung von Quantenschlüsselverteilung (QKD) in vielen Regionen angetrieben, gefolgt von der Zunahme von Netzwerken, die Quanten-Repeater und Quantensensornetzwerke verwenden. Zurzeit sind Quantennetze und QKD-Netze gleichwertig.

Bis kommerzielle Repeater auf breiter Basis verfügbar sind, werden Satelliten eine wichtige Rolle in Quantenfernnetzen spielen, heißt es in dem Bericht. Außerdem gibt es bereits Beispiele für Quantensatellitenkommunikation aus Kanada (QEYSSat) und China (Micius). In China hat man bereits 150 industrielle Nutzer an das Micius-Netz angeschlossen. Im Segment der Quantensensoren wird in dem Bericht von einer begrenzten Nutzung, hauptsächlich in nicht vernetzten Forschungsgeräten, gesprochen. Seit 2021 haben Forscher und Start-ups jedoch begonnen, Wege zu finden, um diese Sensoren in Netzwerken zu nutzen, beispielsweise in verteilten Zeitmessungssystemen, seismischen Überwachungs- und Wetternetzwerken sowie in der Interferometrie in der Weltraumforschung. Zudem haben Quantensensornetzwerke auch das Interesse der Verteidigungsindustrie geweckt, da sie theoretisch sichere Mechanismen gegen Störungen bieten.

In der Studie wird auch darauf hingewiesen, dass es bereits Internet-integrierte Quantennetze gibt, die in China, den Vereinigten Staaten und den Niederlanden demonstriert wurden. Daher bietet die Zusammenarbeit mit Ausrüstungsherstellern in naher Zukunft erhebliche Chancen im Bereich des Quanteninternets.

Politische und geopolitische Fragen, die von IQT Research angesprochen werden, weisen zudem auf Divergenzen und Chancen hin. Denn die Abneigung gegen QKD seitens der NSA und anderer Geheimdienste könnte dem QKD-Markt beispielsweise insgesamt schaden. Der Krieg in der Ukraine dürfte das Geschäft mit Quantentechnologien hingegen ankurbeln.

In dem Bericht wird auch erörtert, wie große Netzwerk- und Elektronikunternehmen ihre Produkt- und Marketingstrategien für Quantennetzwerke entwickeln, darunter Airbus, AWS, BT, Cisco, Deutsche Telekom, Huawei, Juniper, Korea Telecom, LG, Mitsubishi, NEC, Nomura, NTT, Quantum Xchange, Raytheon, Thales, Toshiba, Verizon, ID Quantique sowie Start-ups im Bereich Quantennetzwerke und deren Finanzierungsaussichten.

Der Bericht stellt außerdem eine Zehn-Jahres-Umsatzprognose für das Quantennetzwerkgeschäft auf der Grundlage der aktuellen und erwarteten Finanzierung vor.