Seit Dienstagnacht kreist der weltweit erste Quantensatellit um die Erde. China will mit der Mission Quess (Quantum Experiments at Space Scale) ein besonderes Wettrennen gewinnen: das um eine abhörsichere Kommunikation. Funktioniert der Satellit wie erhofft, sollen in den kommenden Jahren weitere folgen und so ein neues Kommunikationsnetzwerk entstehen. Mit ermöglicht hat das Pilotgerät der österreichische Quantenphysiker Anton Zeilinger und sein Team von der Akademie der Wissenschaften.

ZEIT ONLINE: Herr Zeilinger, was genau macht dieser Satellit?

Anton Zeilinger: Er soll zwischen zwei verschiedenen Orten – etwa Österreich und China –  eine spezielle Art der Datenverschlüsselung von nie dagewesener Sicherheit ermöglichen. Die Grundlage dafür sind Quantenphänomene, weshalb wir hier von Quantenkryptografie sprechen.

ZEIT ONLINE: Was genau ist damit gemeint?

Zeilinger: Wir nutzen hier die Teilchen des Lichts, Photonen genannt. Für diese gelten Quantengesetze. Das Zentrale für die Verschlüsselung ist, zwei Teilchen miteinander zu verschränken. Das bedeutet: Sie bleiben über große Entfernungen miteinander in Verbindung, obwohl eigentlich keine direkte Verbindung zwischen ihnen besteht. Was immer man mit einem Teilchen tut, beeinflusst scheinbar augenblicklich auch den Zustand des anderen Teilchens. Messe ich also ein Photon an einem Ort und ein weiteres an einem anderen, dann geben beide eine zufällige Antwort. Die allerdings stimmt überein. Das ist der Schlüssel.

ZEIT ONLINE: Konzipiert und gebaut haben den 600 Kilogramm schweren Satelliten chinesische Wissenschaftler. Wie haben Sie geholfen?

Der Quantenphysiker Anton Zeilinger ist Präsident der Akademie der Wissenschaften in Österreich. Mit seinem Team hat er an der Quess-Mission mitgearbeitet. Das Ziel: einen Satelliten entwickeln, der als Erster verschlüsselte Informationen aus dem Weltall senden kann, die sich nicht abhören lassen. © IQOQI Vienna – Institute for Quantum Optics and Quantum Information

Zeilinger: Wir haben das grundlegende Wissen erarbeitet. Der Leiter des Projekts in China ist Pan Jian-Wei, er war früher mein Doktorand. Deshalb befinden sich auf dem Gerät Konzepte, die wir in Innsbruck und in Wien vor vielen Jahren zum ersten Mal auf der Erde bewiesen haben. [Anm. d. Red.: Zeitlinger und sein Team haben beispielsweise verschränkte Photonen durch Abwasserkanäle unter der Donau geschickt und sie "schließlich über die noch heute gültige Rekorddistanz von 144 Kilometer zwischen zwei kanarischen Inseln" gesendet, wie der Standard berichtet.] Im All gelten dieselben Regeln.

ZEIT ONLINE: Der Satellit ist noch in der Testphase. Was genau ist noch unklar?

Zeilinger: Jeder Satellit ist erst in einer Testphase, ehe er offiziell freigegeben wird. In diesem Fall übertragen die Chinesen übrigens noch keine Datenpakete. Vielmehr schickt der Satellit über ein Teleskop viele einzelne Photonen nacheinander auf die Erde. In Europa gibt es derzeit fünf Bodenstationen, um sie zu empfangen – in Wien, Graz, Thessaloniki und auf Teneriffa sowie eine in einem Container, die dank eines Lkw mobil ist. In China gibt es ebenfalls fünf, eine sechste ist laut den Kollegen geplant.

Ich bin vom Erfolg des Projekts überzeugt. Die einzige offene Frage ist: In welcher Größe lassen sich Datenmengen übertragen?

ZEIT ONLINE: Die Chinesen versprechen sich von dem Projekt abhörsichere Datenverbindungen. Wie testen Sie das?

Zeilinger: Noch gar nicht. Im nächsten Jahr aber wollen wir Daten öffentlich über das Netz schicken. Und dann laden wir Menschen ein, sich daran zu versuchen, die Daten zu hacken und unbemerkt abzugreifen.

ZEIT ONLINE: Zwei Jahre lang soll der Satellit die Erde umkreisen. Inwiefern können Sie von der Erde aus jetzt noch optimieren?

Zeilinger: Wir können die Computerprogramme verbessern, also die Algorithmen. Die Herausforderung besteht darin, regelmäßig die Verbindung zum Satelliten herzustellen. Es erfordert ungemeine Präzision, um die Teleskope von Satellit und Bodenstation aufeinander auszurichten. Nur dann lassen sich die Photonen für unseren Zweck von A nach B schicken. Der Satellit kreist aber in 500 Kilometern Höhe um die Erde. 90 Minuten braucht er, um sie auf einer polaren Umlaufbahn zu umrunden. Damit steht er mal über China, mal Europa, mal Amerika. Die Zeitfenster sind sehr klein, es muss blitzschnell gehen.

ZEIT ONLINE: Was, wenn es bewölkt ist, funktioniert die Übertragung dann auch?

Zeilinger: Nein. Es braucht schon gute Sicht.