Ein gemeinsames Team des Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI) und des Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) in Korea hat erfolgreich eine Messschutztheorie (MP-Theorie) entwickelt und damit erstmals eine stabile Quantenschlüsselverteilung (QKD) in einer mobilen Umgebung ohne Messkorrektur erreicht. Die Forschung verifizierte die Machbarkeit des Verfahrens durch den lokalen Betrieb einer VCSEL-Quelle (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) und einer Wellenplatte in einem 10 Meter langen Freiraumübertragungspfad. Selbst bei einer Dämpfung von 30 dB und Polarisationsrauschen konnte die maximal zulässige Qubit-Fehlerrate (QBER) auf 20,7 % erhöht werden. Dies bietet eine zuverlässige Lösung für die Quantenkommunikation in dynamischen Szenarien wie Satelliten, Schiffen und Drohnen.

Herkömmliche QKD-Protokolle erfordern eine wiederholte Kalibrierung der Empfängergeräte bei sich ändernden Kanalbedingungen. Die MP-Theorie vereinfacht den lokalen Betriebsprozess, da zur Aufrechterhaltung der Schlüsselverteilungsstabilität lediglich Anpassungen der Wellenplatten an Sender und Empfänger erforderlich sind. In Experimenten nutzte das Team eine 100-MHz-VCSEL-Quelle zur Erzeugung von Einzelphotonenpulsen und simulierte komplexe Freiraumbedingungen. Sie stellten fest, dass das System bei einer Bitfehlerrate unter 20,7 % ohne zusätzliche Kompensation stabil arbeiten konnte. Dieser Durchbruch ist nicht nur für Satelliten-Boden-Verbindungen relevant, sondern ebnet auch den Weg für die Miniaturisierung und Gewichtsreduzierung integrierter, chipbasierter QKD-Systeme. ETRI-Forscher Gao Haixin erklärte: „Diese Technologie erhöht die Flexibilität der Quantenkryptographie erheblich und wird zukünftig auf Freiraumverbindungen über große Entfernungen ausgeweitet, wodurch der Aufbau eines globalen Quantennetzwerks gefördert wird.“

ETRI entwickelte zudem eine experimentelle Kompensationsmethode für das polarisationsabhängige Dämpfungsproblem in integrierten QKD-Systemen, die eine stabile Schlüsselverteilung durch einfache optische Komponenten ermöglicht. Die Ergebnisse wurden als Titelgeschichte in der Fachzeitschrift *Advanced Quantum Technologies* veröffentlicht. Lin Jingchun, leitender Wissenschaftler in der Abteilung für Quantenkommunikationsforschung, betonte: „Die Forschung an integrierten photonischen Chips ist entscheidend für die Erweiterung des Quantenmarktes und erfordert kontinuierliche Anstrengungen, um technische Herausforderungen wie Polarisationsverluste zu bewältigen.“ Pei Junyu, Professor am Institut für Elektrotechnik des KAIST, erklärte: „Diese Errungenschaft ist ein Wendepunkt für die zuverlässige Quantenkommunikation in komplexen Umgebungen.“

Weitere Informationen: Heasin Ko et al., „Secure Quantum Communication with Optimal Measurement Preservation“, IEEE Communications Selected Area Journal (2025). Zeitschrifteninformationen: Advanced Quantum Technologies