Erklärt: Worum geht es bei der Quantentechnologie-Demo von DRDO und IIT Delhi?

In einer entscheidenden Entwicklung für die Quantentechnologie in Indien demonstrierte ein gemeinsames Expertenteam der Defense Research and Development Organization (DRDO) und des Indian Institute of Technology (IIT) Delhi die Quantum Key Distribution (QKD)-Verbindung über eine Entfernung von über 100 Kilometern.

Hier ist, was dies bedeutet und wie man es im Zusammenhang mit Entwicklungen auf dem Gebiet der Quantentechnologien zu Hause und weltweit betrachtet.

Die neueste Entwicklung

Das Verteidigungsministerium (MoD) sagte am Mittwoch, dass ein gemeinsames Team von Wissenschaftlern und Ingenieuren von DRDO und IIT Delhi erfolgreich die Quantum Key Distribution (QKD)-Verbindung über eine Entfernung von über 100 km zwischen Prayagraj und Vindhyachal in Uttar Pradesh demonstriert hat. Der technologische Durchbruch wurde über die bereits im Feld verfügbare Glasfaser in kommerzieller Qualität erzielt.

„Mit diesem Erfolg hat das Land die einheimische Technologie der sicheren Schlüsselübertragung für das Bootstrapping der Schlüsselhierarchie für die Kommunikationssicherheit auf Militärniveau demonstriert. Diese Technologie wird es Sicherheitsbehörden ermöglichen, ein geeignetes Quantenkommunikationsnetz mit einem indigenen Technologie-Backbone zu planen“, sagte das Verteidigungsministerium. Das Ministerium sagte, dass für diese Demonstration die Leistungsparameter genau überwacht wurden und wiederholt innerhalb der gemeldeten internationalen Standards lagen.

QKD ist in erster Linie ein Mechanismus zur sicheren Kommunikation, der ein kryptografisches Protokoll verwendet, das verschiedene Komponenten der Quantenmechanik umfasst. Die Technologie ermöglicht es zwei kommunizierenden Seiten, zufällige geheime Schlüssel zu erstellen, die von beiden geteilt werden und ausschließlich ihnen bekannt sind, sodass nur sie sie zum Verschlüsseln und Entschlüsseln von Nachrichten verwenden können, wodurch eine sehr hochsichere Kommunikation erreicht wird.

Sichere Kommunikation ist nicht nur für Verteidigungs- und strategische Behörden auf der ganzen Welt von entscheidender Bedeutung, sondern auch für verschiedene zivile Anwendungen. Ausschlaggebend dafür ist die Verteilung der Verschlüsselungsschlüssel. Das Teilen von Schlüsseln über die Luft oder drahtgebundene Verbindungen erfordert eine Verschlüsselung, was wiederum voraussetzt, dass Verschlüsselungsschlüssel vorab geteilt werden müssen. Quantenbasierte Kommunikation bietet eine robuste Lösung, um die Schlüssel sicher zu teilen. DRDO hat mehrere Projekte zur Entwicklung dieser Technologie durchgeführt.

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Entwicklungen von DRDO in der Vergangenheit

Wissenschaftler haben gesagt, dass der jüngste Test die Fähigkeiten Indiens über größere Entfernungen und inmitten verschiedener Umweltfaktoren weiter beweist.

Eine ähnliche Demonstration wurde in der ersten Dezemberwoche 2020 über eine kürzere Distanz abgehalten, als die Technologie für die Kommunikation zwischen zwei DRDO-Einrichtungen in Hyderabad – dem Labor für Verteidigungsforschung und -entwicklung (DRDL) und dem Forschungszentrum Imarat (RCI) – über a getestet wurde Entfernung von 12 km.

Dann entwickelte in der letzten Dezemberwoche 2020 das DRDO Young Scientist Laboratory for Quantum Technologies (DYSL-QT), eine DRDO-Einrichtung mit Sitz in Mumbai, eine Quantum Random Number Generation (QRNG), die in der Lage ist, zufällige Quantenereignisse zu erkennen und umzuwandeln diese in einen Strom von binären Ziffern. Das von DYSL-QT entwickelte QRNG-System hat die globalen Zufälligkeitsteststandards von NIST und Die-harder Statistical Test Suites mit einer Geschwindigkeit von etwa 150 kbps nach der Nachbearbeitung bestanden. Die generierten Zufallszahlen wurden auch unter Verwendung der von DRDO selbst entwickelten Randomness Testing Statistical Test Suite der Scientific Analysis Group ausgewertet und verifiziert. Mit dieser Entwicklung war Indien in den Club der Länder eingetreten, die über die Technologie verfügen, um die Generierung von Zufallszahlen auf der Grundlage des Quantenphänomens zu erreichen.

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Wie ist es im Kontext der Entwicklungen im In- und Ausland zu betrachten?

Die meisten großen Volkswirtschaften und Verteidigungsmächte auf der ganzen Welt haben in der jüngeren Vergangenheit dedizierte Pläne für die Entwicklung von Quantentechnologien formuliert. Zu diesen Ländern gehören die USA, Kanada, mehrere europäische Länder, China, Japan und Südkorea. Indien hat bedeutende politische Entscheidungen und Budgetzuweisungen für den Sektor erlebt.

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Hochrangige DRDO-Wissenschaftler und Verteidigungsbeamte sagen jedoch, dass die Entwicklungen in Indien insbesondere im Zusammenhang mit mehreren Behauptungen Chinas gesehen werden müssen. China hat nach eigenen Angaben mehrere Durchbrüche im Bereich der Quantentechnologie erzielt, darunter den weltweit ersten Quantensatelliten, den weltweit ersten Prototyp einer optischen Quantencomputermaschine und auch eine 2000 km lange Quantenkommunikationsverbindung zwischen Peking und Shanghai. Chinas 13. und 14. Fünfjahresplan räumen der Quantentechnologie hohe Priorität ein. Experten haben gesagt, dass im Zusammenhang mit Chinas Fortschritt – oder Behauptungen darüber – in der Quantentechnologie Indiens Bemühungen, obwohl sie bedeutend sind, in der Natur verstreut sind.

An einem internationalen Symposium zur Quanteninformationstechnologie, das 2019 in Pune stattfand, nahmen wichtige Verteidigungs-, zivile und akademische sowie strategische Einrichtungen des Landes teil. Was Indiens nationaler Koordinator für Cybersicherheit, Generalleutnant Rajesh Pant, auf dieser Konferenz 2019 gesagt hatte, ist sehr bedeutsam. „Meine Sorge ist, dass China das Rennen anführt. Es errichtete das erste Quantum Satellite Network und verteilte verschränkte Photonen zwischen drei terrestrischen Basisstationen, die 1200 km voneinander entfernt waren. Quantum steht im Mittelpunkt von Chinas 13. Fünfjahresplan. In den letzten vier Jahren dominierten Chinesen bei Quantum Computing-Patenten. Als ob dies nicht genug wäre, wachsen auch die globalen Investitionen in Quantencomputing“, sagte Pant.

„Der US National Quantum Initiative Act hat 1,2 Milliarden Dollar zugesagt, die Europäische Union – 1 Milliarde Euro. Wie ist die Situation in Indien? Wir finden eine Mischung aus privaten und staatlichen Investitionen. Wir haben Unternehmen, die am Aspekt der Quantum Key Distribution (QKD), der Post-Quanten-Kryptografie und der Plattform für künstliche Intelligenz auf Quantenebene arbeiten. DRDO leistet ebenso wie das Department of Science Technology, das ein quantengestütztes Wissenschafts- und Technologieprojekt gestartet hat, sehr bedeutende Arbeit. Aber ich finde viele Lücken im indischen Szenario. Es fehlt eine Quanten-Roadmap. Es gibt keine Sichtbarkeit in den Quantenanstrengungen und -erfolgen. Und es fehlt an der erforderlichen Skill-Power. Als Nationaler Koordinator für Cybersicherheit ist dies für mich ein Grund zur Sorge“, fügte er hinzu.

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DRDO-Wissenschaftler, die an der Konferenz teilgenommen hatten, sagen, dass Indien in der Quantentechnologie zwar seit 2019 einen langen Weg zurückgelegt hat, aber noch mehr getan werden kann, um alle Anstrengungen zu bündeln.

In zwei sehr bedeutenden Entwicklungen in diesem Sektor wurden im indischen Unionshaushalt von 2020-21 Rs 8.000 crore für die Nationale Mission für Quantentechnologien und -anwendungen und im Dezember 2021 für die indische Armee mit Unterstützung des Nationalen Sicherheitsrates bereitgestellt Das Sekretariat (NSCS) richtete das Quantum Lab am Military College of Telecommunication Engineering in Mhow ein, um die Forschung und Ausbildung in diesem wichtigen Entwicklungsbereich voranzutreiben.