Durchbruch auf dem Weg zur Quantenschlüsselverteilung

02.05.2025

QUBE: hochpräzise Lageregelung für optische Quantenkommunikation.

Würzburg, 02. Mai 2025 – Laserverbindungen zwischen Kleinsatelliten und Bodenstation stellen auf Grund der benötigten hohen Präzision immer noch eine Herausforderung dar. Entscheidende Technologiedurchbrüche für Nano-Satelliten konnten hier im Rahmen der QUBE-Mission des Zentrums für Telematik (ZfT) erzielt werden : zwischen dem schuhkartongroßen Satelliten mit nur 3,5 kg Masse und der optischen Bodenempfangsstation werden stabile Laserverbindungen hergestellt - trotz der anspruchsvollen technischen Herausforderung bei der präzisen Ausrichtung.

Herausforderung für Lageregelung und optische Ausrichtung

Die exakte Ausrichtung des Lasers auf die optische Bodenstation des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen stellte eine der größten raumfahrttechnischen Herausforderungen der Mission dar. Die Lageregelung des QUBE-Satelliten musste mit höchster Präzision arbeiten, um eine stabile Verbindung zu gewährleisten. Nach intensiven Tests und Anpassungen kann die beeindruckende Pointing-Genauigkeit von unter einem Grad erreicht werden - ein entscheidender Meilenstein für die Durchführung der Quantenkommunikationsexperimente.

Gemeinsamer Erfolg durch starke Partnerschaften

Während des ersten Orbits leitete das ADCS erfolgreich das Detumbling ein und reduzierte die Drehrate in den angestrebten Bereich von 2,5°/s bis 4°/s. Erste Systemchecks bestätigten den Zustand aller Subsysteme, und eine systematische Überprüfung der Hardware stellte die Funktionsfähigkeit nach dem Start sicher.

Die QUBE-Mission ist das Ergebnis einer engen Zusammenarbeit zwischen führenden Forschungseinrichtungen und Universitäten. Neben dem für den Satelliten verantwortlichen Zentrum für Telematik (ZfT) und dem für die Laserkommunikation zuständigen Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR-IKN) bringen die Quanten-Nutzlast das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL), die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und die Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) mit ein. Alle Partner haben mit ihrer Expertise in Quantenkommunikation, optischer Freistrahlkommunikation und Satellitensteuerung entscheidend zum Erfolg dieser Mission beigetragen. Der QUBE-Satellit wird nun intensiv weiter genutzt, um Experimente in der Umlaufbahn zur Charakterisierung und weiteren Optimierung der Quantentechnologien für spätere abhörsichere Telekommunikation durchzuführen.

Wir danken allen Beteiligten für ihre wertvolle Unterstützung und ihr Engagement, das diesen technologischen Durchbruch erst möglich gemacht hat. Nach dem erreichen dieses Meilensteins freuen wir uns nun darauf unsere Feinausrichtung auszuwerten und zu optimieren um dann nun mit den geplanten Experimenten für die Quantenkommunikation über Satelliten zu starten.

Förderung

Wir bedanken uns beim Ministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die Förderung des Projekts.