Glasfaser für Quantencomputing: Warum die Infrastruktur von heute über die Quantennetze von morgen entscheidet

Quantencomputer, Quantensensoren und abhörsichere Quantenkommunikation gelten als Schlüsseltechnologien der kommenden Jahrzehnte. Damit diese Systeme ihr Potenzial entfalten, müssen sie miteinander vernetzt werden – und das Medium dafür ist in erster Linie die Glasfaser. Wer heute Lichtwellenleiter plant und verlegt, schafft damit die Grundlage für die Quanteninformationsnetze der Zukunft.

Warum Quantencomputing auf Glasfaser angewiesen ist

Ein einzelner Quantencomputer ist bereits leistungsfähig, doch das eigentliche Potenzial entsteht durch Vernetzung. Werden mehrere Quantenprozessoren verbunden, lässt sich die Rechenleistung steigern, entfernte Quantencomputer werden für Nutzer an anderen Standorten zugänglich, und räumlich verteilte Quantensensoren können ihre Messwerte kombinieren. All das setzt voraus, dass Quanteninformationen zuverlässig von einem Knoten zum nächsten gelangen.

Übertragen werden diese Informationen mit einzelnen Photonen, also Lichtteilchen. Genau hier liegt der Unterschied zur klassischen Datenübertragung: Ein Quantenzustand lässt sich nicht einfach kopieren oder verstärken. Jedes Photon, das unterwegs durch Dämpfung, schlechte Spleiße oder verschmutzte Steckverbinder verloren geht, ist verloren. Die Qualität der Faserstrecke bestimmt deshalb unmittelbar, wie weit und wie zuverlässig Quantenkommunikation funktioniert. Eine fachgerechte Lichtwellenleiter-Montage wird damit zur Voraussetzung für jede Quantenanwendung.

Vom direkten Link zum Quantenrepeater

Quanteninformationsnetze entwickeln sich schrittweise. Am Anfang stehen kurze, direkte Verbindungen, etwa zwischen Quantenprozessoren am selben Standort oder zwischen zwei Gebäuden innerhalb einer Stadt. Größere Entfernungen lassen sich heute über sogenannte Trusted Nodes überbrücken – vertrauenswürdige Zwischenstationen, an denen die Information allerdings kurzzeitig klassisch vorliegt.

Das Ziel der Forschung ist der Quantenrepeater. Er verschränkt über das Verfahren des Entanglement-Swapping zwei Quantenspeicher mithilfe eines dritten, zentralen Speichers und überbrückt so lange Distanzen, ohne dass der Quantenzustand gelesen werden muss. Fachleute sprechen dabei von einem Marathon: Viele Zwischenschritte sind nötig, der Transfer aus der Wissenschaft in die Industrie steht noch aus. Einig ist man sich aber in einem Punkt: Ohne einen konsequenten Ausbau der Infrastruktur wird es keine skalierten Quantennetze geben. Präzises Glasfaser-Spleißen nach ZTV 48 mit minimaler Dämpfung pro Verbindung ist dafür ein entscheidender Baustein.

• Kurze direkte Quantenlinks innerhalb eines Standorts oder einer Stadt
• Quantenkommunikation über vertrauenswürdige Zwischenknoten (Trusted Nodes)
• Quantenrepeater für große Distanzen ohne vertrauenswürdige Zwischenstationen
• Skalierte Quanteninformationsnetze, die Quantencomputer und Quantensensoren verbinden

Quantenkommunikation als Sicherheitsfaktor

Neben der Rechenleistung spielt die Sicherheit eine zentrale Rolle. Leistungsfähige Quantencomputer könnten künftig bestimmte heute gängige Verschlüsselungsverfahren brechen. Bereits jetzt besteht das Risiko „Harvest Now, Decrypt Later“: Angreifer speichern verschlüsselte Daten heute, um sie später zu entschlüsseln. Die Post-Quanten-Kryptografie gilt deshalb als unverzichtbarer erster Schritt, den Unternehmen und Behörden zeitnah umsetzen sollten.

Ergänzend bietet der Quantenschlüsselaustausch (QKD) eine physikalisch begründete Sicherheit zwischen zwei Knoten, denn jeder Abhörversuch verändert den Quantenzustand und wird erkannt. Auf europäischer Ebene treibt die Initiative EuroQCI den Aufbau einer solchen Infrastruktur voran. Für Betreiber kritischer Infrastrukturen bedeutet das: Physische Netzwerkinfrastruktur und IT-Sicherheit müssen gemeinsam gedacht werden. Unsere Cybersecurity-Beratung unterstützt Sie dabei, Ihre Systeme auf die Zeit nach dem sogenannten Q-Day vorzubereiten.

Glasfasernetze zukunftssicher planen

Wer heute neue LWL-Trassen baut, sollte ausreichend Faserreserven einplanen, auf Singlemode-Fasern mit geringer Dämpfung setzen und jede Strecke per OTDR-Messung lückenlos dokumentieren. So lassen sich einzelne Fasern später für Quantenanwendungen nutzen, ohne neu bauen zu müssen.

GRAEF Gruppe: Glasfaserinfrastruktur mit Blick auf die Quantenzukunft

Die GRAEF Gruppe plant, installiert und betreut Glasfasernetze für Unternehmen, Rechenzentren, Forschungseinrichtungen und die öffentliche Hand in ganz Deutschland. Seit 2007 begleiten wir als familiengeführtes Unternehmen unsere Kunden von der ersten Beratung über die Trassenplanung, das Einblasen und Verlegen der Kabel, das Spleißen und die messtechnische Abnahme bis zur langfristigen Wartung. Unsere Techniker arbeiten nach anerkannten Regelwerken und dokumentieren jede Strecke nachvollziehbar.

Gerade bei Projekten mit Blick auf Quantencomputing und Quantenkommunikation zählt jedes Zehntel Dezibel. Saubere Spleiße, geprüfte Steckverbinder und eine durchdachte Faserreserve machen den Unterschied zwischen einem Netz, das nur heutigen Anforderungen genügt, und einer Infrastruktur, die auch die Technologien von morgen trägt. Sprechen Sie uns an – gemeinsam machen wir Ihr Glasfasernetz bereit für die Quantenzukunft.

GRAEF Group editorial team

Contributions from the practical experience of our installers, project managers and software developers. The group is led by founder Peter Gräf, a DGuSV-certified expert in security technology.

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