Datenübertragung
Die schnelle, sichere und kostengünstige Übertragung unvorstellbar großer Datenmengen ist bereits heute ein sehr wichtiger Technik- und Wirtschaftsfaktor. Im Internet werden heutzutage bereits einige Petabyte pro Sekunde übertragen, Netzwerke aus Glasfaserkabeln tragen einen Großteil dieser Last. Bei Glasfaserkabeln werden mit Laserdioden extrem kurze Impulse durch das Kabel geschickt, die am anderen Ende von einem Detektor in elektrische Signale verwandelt werden.
Die Nanotechnologie kann hier gleich an zwei Stellen die Effizienz steigern. Einerseits schaffen es verbesserte Bauteile, dass die Laserimpulse immer kürzer werden, was die Datenübertragungsrate umgekehrt proportional dazu ansteigen lässt. Die möglichen Impulse der Laser erreichen aktuell eine Dauer von etwa 24 Attosekunden. In dieser Zeit legt Licht nur einige Nanometer zurück. Des Weiteren ermöglichen die verbesserten Bauteile die gleichzeitige Übertragung mehrerer Informationen durch ein Kabel. Dies ist möglich, indem Licht verschiedener Wellenlängen durch das Kabel läuft. Splitter können diese mit nanotechnologischen Ansätzen voneinander trennen.
Einen momentan noch in der Forschung befindlichen Bereich der Datenübertragung stellt die quantenmechanische Verschlüsselung dar. In der sogenannten Quantenkryptographie werden mittels quantenverschränkter Photonen Informationen so übertragen, dass ein Abhören unmöglich ist. Dabei wird ausgenutzt, dass die Polarisation eines Photons direkt komplementär zur Polarisation des verschränkten „Partner“-Photons ist. Somit lässt sich ein gemeinsamer Schlüssel für beide Kommunizierende definieren, mit dem die Daten wieder „übersetzt“ werden können.
Wird das System während der Übertragung abgehört, so passen die verschränkten Zustände der Photonen nicht mehr zueinander, die Information ist verloren, das Abhören wird entdeckt und die Übertragung beendet. Die Quantenkryptographie ist somit das erste Verschlüsselungssystem, dessen Sicherheit aufgrund von physikalischen Gesetzen absolut ist. Im Jahr 2006 wurde ein Quantenschlüssel über eine Entfernung von mehr als 180km erfolgreich ausgetauscht.
