Quantenwaffen: Die seltsame Welt der Teilchen greift in den Krieg ein

In der Welt der Atome geschehen seltsame Dinge: Teilchen können an zwei Orten gleichzeitig existieren, feste Barrieren wie Wände durchdringen und sogar über Tausende von Kilometern hinweg augenblicklich kommunizieren. In der Realität sind solche Verhaltensweisen unmöglich und auf Science-Fiction beschränkt; auf atomarer Ebene jedoch, der sogenannten Quantenwelt , sind sie alltägliche Realität, die Wissenschaftler seit dem letzten Jahrhundert erforschen und versuchen, sie mit unserer „banalen“ Materialität in Einklang zu bringen.

Diese fast „magischen“, aber durchaus realen Eigenschaften von Atomen werden viele glauben lassen, dass die Technologie in Zukunft in der Lage sein wird, feste Objekte in eine Art „Geist“ zu verwandeln, der Wände durchdringt, oder dass die Macht der Allgegenwart erlangt werden kann. Und dann ist es möglich, dass die Fantasie so weit schwillt, dass man die militärischen Anwendungen dieser Werkzeuge erahnen kann: von unsichtbaren Armeen bis hin zu Waffen, die unvorstellbaren Schaden anrichten. Dieses Extrem bleibt Science-Fiction: Während Wissenschaftler noch immer ihre Möglichkeiten und Anwendungen erforschen, konzentriert sich das Feld eher auf die Entwicklung von Quantencomputern mit beispielloser Rechenleistung, die alles ermöglichen, von der Herstellung von Medikamenten auf Abruf bis hin zur millimetergenauen Optimierung industrieller Prozesse in jeder Fabrik.

Natürlich werden auch militärische Anwendungen erforscht, wobei Länder wie die USA und China bei der Investition in diese vielversprechende neue Technologie eine Vorreiterrolle einnehmen.

So kündigte das US-Verteidigungsministerium im Jahr 2023 ein 45 Millionen Dollar teures Projekt zur Integration von Quantenkomponenten in Waffensysteme an, um die Zielgenauigkeit zu erhöhen. Anfang 2024 testete das britische Verteidigungsministerium ein Quantennavigationssystem, das nicht gestört werden kann.

Könnte die Quantenphysik also die Kriege, wie wir sie kennen, verändern?

„Das Hauptziel der Quantentechnologien ist die Manipulation oder Verarbeitung von Informationen“, erklärte Diego Porras Torre, Präsident der Fachgruppe für Quantentechnologien und -information der Königlich Spanischen Gesellschaft für Physik (RSEF), gegenüber ABC. Anders ausgedrückt: „Teleportation“ bezieht sich eher auf Informationen als auf Materie. „Dies ist beispielsweise bei Quantencomputern, -kommunikation und -sensoren der Fall, deren Ziel es ist, hochpräzise Messungen mittels Quantenverschränkung oder -kohärenz durchzuführen.“

Eines der meistdiskutierten Beispiele für die militärische Anwendung dieser neuen Technologie ist das Quantenradar. Obwohl es sich noch um ein sehr frühes System handelt – und selbst seine tatsächliche Realisierbarkeit fraglich ist –, basiert die Idee darauf, dass dieses Werkzeug die Quantenkapazität von Photonen (den Teilchen, aus denen Licht besteht) nutzt. Dadurch können sich zwei Photonen miteinander verschränken und sofort ihren Zustand kommunizieren, wodurch sich ihr eigener verändert, selbst wenn sie weit voneinander entfernt sind. Es ähnelt der Fähigkeit, die manchmal von Zwillingen angenommen wird: Sie können spüren, was der andere erlebt, selbst wenn sie getrennt sind.

Es gibt Prototypen, bei denen aus jedem verschränkten Paar ein Photon entnommen und in einen Mikrowellenstrahl geschossen wird. Das andere Photon verbleibt im Radarsystem. Von allen emittierten Photonen werden nur diejenigen reflektiert, die mit einem Fahrzeug kollidieren – ähnlich wie Radiowellen im Radar reflektiert werden. Anders als Radiowellen, denen man bereits ausweichen kann, wäre ein Quantenradar jedoch nicht zu entkommen, denn wenn das emittierte Photon durch eine Kollision mit einem Flugzeug oder U-Boot „gestört“ wird, signalisiert das andere verschränkte Teilchen die Veränderung sofort.

Projekte dieser Art, wie das 2018 von Chinas größtem Unternehmen für elektronische Verteidigung, der China Electronics and Technology Corporation (CETC), vorgestellte Gerät oder das Gerät, an dem Jonathan Baugh, Forscher an der University of Waterloo (Kanada), arbeitet und das in arktischen Stationen des North American Aerospace Defense Command (NORAD, einer gemeinsamen amerikanisch-kanadischen Organisation) eingesetzt werden soll, befinden sich jedoch noch in der Testphase, und es ist wenig über sie bekannt. „Es ist wichtig klarzustellen, dass viele dieser Anwendungen, wie beispielsweise Quantenradare, höchst spekulativ sind und streng genommen noch nicht klar ist, ob sie in der Praxis eingesetzt werden können“, betont Porras.

„Leider gibt es in allen Bereichen der Quantentechnologien viel voreingenommenes Rauschen und unzuverlässige Nachrichten, viele davon ohne wissenschaftliche Grundlage oder überprüfbare Veröffentlichungen. Der Radarbereich ist ein solcher Fall“, erklärt Juan José García Ripoll, Forscher in der Gruppe „Quanteninformation und Grundlagen der Quantentheorie“ am IFF-CSIC. „Andererseits gibt es im Bereich der Quantenkommunikation mehr als ansehnliche Fortschritte, obwohl die Technologie noch immer nicht frei von Unsicherheiten ist.“ Tatsächlich wurden bereits mehrere erfolgreiche Experimente durchgeführt, was darauf hindeutet, dass Quantenanwendungen im Bereich der Kommunikation näher rücken könnten.

Quantenkommunikation folgt im Wesentlichen demselben Prinzip wie Quantenradar: Zwei verschränkte Teilchen, die Informationen enthalten, kommunizieren augenblicklich miteinander. Versucht jedoch jemand, diese Nachricht abzufangen, ist das System so empfindlich, dass der Inhalt zerstört wird. Ein Abhören ist somit unmöglich und das System bietet ein Sicherheitsniveau, das herkömmliche Verschlüsselungssysteme bisher nicht erreicht haben. In dieser Hinsicht steht der asiatische Riese im Mittelpunkt immer ausgefeilterer Experimente. So veröffentlichte beispielsweise ein Forscherteam der University of Science and Technology of China im Jahr 2020 einen Artikel in der Fachzeitschrift Nature, in dem beschrieben wird, wie es ihnen mithilfe eines Satelliten gelang, eine Quantennachricht zwischen zwei 1.120 Kilometer voneinander entfernten Bodenstationen zu senden. Anfang des Jahres veröffentlichte China zusammen mit Russland einen Artikel in der Fachzeitschrift Optics Express, in dem es hieß, es sei ihnen gelungen, diesen Rekord zu brechen, indem sie eine Nachricht zwischen zwei 3.800 Kilometer voneinander entfernten Punkten übermittelten.

China ist nicht das einzige Land, das sich für diese Technologie interessiert. Im vergangenen Dezember veröffentlichte ein internationales Team unter der Leitung von Jordan Thomas, einem Forscher an der Northwestern University in den USA, in der Fachzeitschrift Optics ein Experiment, bei dem erstmals Quantenteleportation über ein 30 Kilometer langes Hochleistungs-Glasfaserkabel, aber konventionelles Glasfaserkabel, gelang. Und in Europa gibt es ein Quantenkommunikationsprogramm namens EuroQCI (European Quantum Communication Infrastructure), dessen Vision die Schaffung europäischer Kommunikationsnetze ist, deren Sicherheit auf Quantenkryptografie basiert, sowohl im Weltraum als auch am Boden. „Derzeit wird diese Initiative aufgrund ihres strategischen Charakters natürlich von IRIS2 absorbiert, während die Bodenkomponente (Glasfaser) mit konventionelleren Instrumenten erforscht wird“, bemerkt García-Ripoll.

Auf internationaler Ebene stehen Quantentechnologien aufgrund ihrer Anwendungsmöglichkeiten (z. B. für deutlich präzisere Navigationssysteme ohne GPS oder den Einsatz von Quantengravimetern, die nicht nur das Gravitationsfeld der Erde millimetergenau messen, sondern auch bei der Erkennung von Tunneln oder geheimer Infrastruktur hilfreich sein können) im Fokus der Aufmerksamkeit von Organisationen wie der NATO. Im vergangenen November veröffentlichte eine Gruppe von Wissenschaftlern einen offenen Brief in Nature, in dem sie die ethischen Auswirkungen von Quantentechnologien im Verteidigungsbereich beleuchteten. „Quantentechnologien können zwar zur Verteidigung von Nationen beitragen, bedrohen aber auch Menschenrechte und Werte“, stellten M. Taddeo, A. Blanchard und K. fest.

Pundyk, die Unterzeichner des Artikels, warnen: „Die Gestaltung und Entwicklung des Artikels erfordert ethische Leitlinien, bevor es zu spät ist.“

„Quantentechnologien sind ein großer Hype, da sie hohe Investitionen erfordern“, sagt David Trillo, Forscher und Dozent an der CUNEF und promovierter Physiker. „In der Praxis ist die Realisierbarkeit dieser Technologien jedoch noch nicht bewiesen.“ Trillo erklärt, das Problem bei Quantenwerkzeugen liege darin, dass viele ähnliche Systeme gleichzeitig arbeiten und „quantentechnisch weiterhin funktionieren müssen, was sehr kompliziert ist“. „Bisher wurden Experimente mit sehr wenigen Quantensystemen durchgeführt. Aber was, wenn es eine Grenze oder ein unbekanntes physikalisches Gesetz gibt, das unsere Möglichkeiten zur Nutzung von Quantentechnologien einschränkt? Das ist noch nicht ausgeschlossen.“

Dennoch glaubt Trillo, dass Quantentechnologien das Verständnis der Menschheit von Krieg nicht drastisch verändern werden. „Nichts wird explodieren, wie etwa eine Atombombe; es wird vielmehr darum gehen, beispielsweise eine Rakete besser zu lenken.“ García Ripoll teilt diese Meinung: „Quantentechnologien eignen sich im Allgemeinen nicht für die Entwicklung von Science-Fiction-Waffen wie den Phasern in ‚Star Trek‘. Andere ‚konventionelle‘ Waffen wie die Wasserstoffbombe verfügen bereits über ausreichend Zerstörungskraft. Diese ist zwar dank des Verständnisses von Quantenfusionsprozessen entstanden, ist aber nicht Gegenstand unserer Forschung.“

Porras seinerseits stimmt beiden zu: „Es ist schwer vorstellbar, dass diese Technologien einen direkt offensiven Charakter haben könnten, obwohl sich Quantentechnologien in der Entwicklungsphase befinden und es noch schwierig ist, ihre endgültigen Auswirkungen auf unser Leben vorherzusagen.“ Im Allgemeinen befinden sich Quantentechnologien in der Entwicklungsphase, und es ist noch schwierig, ihre endgültigen Auswirkungen auf unser Leben vorherzusagen. Die Zukunft der Quantenmechanik ist, zumindest im Moment, so mysteriös wie die Welt der Teilchen selbst.