Klassische Fehlerkorrekturverfahren sind für fortgeschrittenere Systeme mit Quantentechnologie, die Szenarien mit höheren Ausfallraten aufweisen, nicht anwendbar.
In diesem Kontext leitet ein Team der Universität Alicante (UA), die GAdUA-Gruppe (Grup d'Àlgebra de la Universitat d'Alacant), ein Forschungsprojekt zur Steigerung der Zuverlässigkeit und Effizienz der Kommunikation zwischen Quantenmaschinen. Das Ziel ist klar: die Theorie und praktische Implementierung von Quantenfehlerkorrekturverfahren zu entwickeln, die Informationen auch unter besonders anspruchsvollen Bedingungen zuverlässig schützen.
Das NCCC-Projekt (New Constructions of Subspace and Convolutional Quantum Codes) ist Teil des Quantenkommunikationsplans der Region Valencia, an dem vier valencianische Universitäten beteiligt sind. Die Universität Valencia arbeitet an einem Vorschlag, der von der Beobachtung ausgeht, dass Systeme der neuen Generation die Replikation von Informationen nicht wie in traditionellen Verfahren zulassen, weshalb der Schutz dieser Informationen neu überdacht werden muss.
Die wissenschaftliche Literatur hat bereits gezeigt, dass es im Kontext der Quantenkommunikation möglich ist, Daten in mehrere Teile zu "teilen" und ihren Inhalt durch strukturierte Verschränkung zu sichern; den ersten wichtigen Schritt markierte der Ansatz des amerikanischen Professors Peter Shor Williston, der spätere Entwicklungen hin zu komplexeren Codes inspirierte.
Das GAdUA-Forschungsteam arbeitet derzeit an der Anpassung zweier Codefamilien mit großem Potenzial für die Quantenkommunikation: Subraumcodes und Faltungscodes. Beide haben sich in der klassischen Kommunikation bewährt, ihre komplexe algebraische Struktur hat ihre Anwendung in Quantenszenarien jedoch bisher eingeschränkt. Die GAdUA-Gruppe an der Universität Alicante will diese Lücke schließen: Sie untersucht die Theorie dieser Codes eingehend und entwickelt neue Strategien, die dieses Potenzial in konkrete Verbesserungen der Datenzuverlässigkeit und -integrität bei der Datenübertragung über Quantenkanäle umsetzen.
„Es geht um den Schutz von Quanteninformationen“, erklärte Diego Napp, der Hauptforscher des Projekts. „Wenn wir den Datenschutz intelligent gestalten, bevor die Daten gesendet werden, können wir viele Quantenfehler korrigieren, die in diesen Kanälen auftreten, und somit die Garantien für die Quantenkommunikation bieten, die Unternehmen, Regierungsbehörden und Forschungszentren heute fordern.“.
Die praktischen Auswirkungen sind weitreichend. Eine verbesserte Kommunikationsstabilität wirkt sich auf kritische Bereiche aus: von digitalen Diensten, die Kontinuität und Sicherheit erfordern, über verteilte wissenschaftliche und technische Kooperationen bis hin zu industriellen Anwendungen, bei denen Integritätsverluste Kosten und Verzögerungen verursachen. Konkret bedeutet dies mehr Vertrauen, weniger erneute Übertragungen und einen geringeren Ressourcenverbrauch bei gleichbleibender Servicequalität.
„Unser Ziel ist es, Zuverlässigkeit von einem erstrebenswerten Ziel zu einem operativen Standard zu entwickeln“, betonte Xaro Soler, der Projektleiter. „Mit übertragbaren Lösungen tragen wir dazu bei, dass die Technologie jederzeit funktioniert, ohne dass der Nutzer über spezielle Kenntnisse verfügen muss.“.
Quantenforschung mit einem Stempel aus Alicante
Dieses Projekt ist eines von elf Projekten des Quantenkommunikationsplans, der von vier renommierten Universitäten geleitet wird: der Polytechnischen Universität Valencia (UPV), der Universität Valencia (UV), der Universität Alicante (UA) und der CEU Cardenal Herrera Universität (CEU-UCH). Gemeinsam umfassen diese Initiativen ein breites Spektrum an Forschungs- und Entwicklungsbereichen mit dem Ziel, die Quantentechnologie und ihre Anwendungen in strategischen Bereichen wie Telekommunikation und Cybersicherheit zu fördern und so die Region Valencia als Maßstab für technologische Innovation auf nationaler und internationaler Ebene zu festigen.
In diesem konkreten Fall bekräftigt die Forschungsgruppe der Universität Alicante – einer 1979 aus dem historischen Zentrum für Universitätsstudien (1968) hervorgegangenen Institution – den Auftrag einer Universität mit Wurzeln, die bis ins Jahr 1834 zurückreichen. Im Laufe ihrer Geschichte hat sich die Universität Alicante als Vorreiterin in den Bereichen Hochschulkommunikation, Kultur und Internationalisierung etabliert, mit einem klaren Fokus auf Wissenstransfer und Engagement in der lokalen Gemeinschaft. Dieser Forschungsansatz spiegelt diesen Auftrag voll und ganz wider: die Entwicklung konkreter Lösungen mit sozialer und wirtschaftlicher Wirkung.
