achitecture of IFW, skyway in the courtyard


Aufbruch in die Quantentechnologie

Das IFW ist am großen BMBF-Projekt Q.Link.X zur abhörsicheren Kommunikation beteiligt.

Das BMBF fördert ein Verbundprojekt zur schnellen und abhörsicheren Kommunikation mit 14,8 Millionen Euro. Das Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden ist mit einem zentralen Projekt daran beteiligt. Es wird Demonstratoren für Quantenrepeater auf der Grundlage von drei vielversprechenden Technologie-Konzepte aufbauen.

Die Digitalisierung durchdringt unsere gesamte Gesellschaft – von Industrie 4.0 bis hin zu Gesundheitsanwendungen. Dabei gewinnen Datensicherheit und sichere Kommunikation an Bedeutung. Die Quantenkommunikation ist hierfür ein vielversprechender Ansatz: Sie nutzt Quantenzustände als Informationsträger, die aufgrund fundamentaler physikalischer Gesetze weder kopiert noch unbemerkt mitgelesen werden können. Diesen Aufbruch in die Quantentechnologie unterstützt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), indem es nun das Verbundprojekt „Quanten-Link-Erweiterung“ (Q.Link.X) in den nächsten drei Jahren mit insgesamt 14,8 Millionen Euro fördert.

Das Ziel sind Glasfaser-Netzwerke, die physikalisch abhörsicher sind. Dieser Paradigmenwechsel in der Nachrichtenverschlüsselung weg von konventionellen Verfahren und hin zur Quantentechnologie stößt jedoch auf eine technologische Herausforderung: Bei der Übertragung der Quanteninformation mit Lichtteilchen (Photonen) kommt es zu unvermeidbaren Leitungsverlusten, wodurch die Übertragungsstrecken bisher auf unter 100 Kilometer begrenzt werden. Mit Quantenrepeatern soll diese Grenze ohne Sicherheitseinschränkungen überwunden werden. Repeater (englisch: Wiederholstationen) sind in der Kommunikationstechnik Signalverstärker und -aufbereiter. Anders als diese Repeater muss der Quantenrepeater Signale verschiedener Teilstrecken aber mittels Quantenprozessen verknüpfen, um somit größere Distanzen zu überbrücken.

Das Verbundprojekt „Quanten-Link-Erweiterung“ (Q.Link.X) soll nun die Entwicklung von solchen Quantenrepeatern vorantreiben, die Quantenspeicher und Quantenkoppler einsetzen. Diesen Aufbruch in die Quantentechnologie fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in den nächsten drei Jahren mit insgesamt 14,8 Millionen Euro. Mit Quantenpunkten, Diamant-Farbzentren und einer Kombination atomarer und ionischer Systeme als drei verschiedenen technischen Plattformen sollen Übertragungsstrecken zwischen zehn und 100 Kilometern realisiert werden und die Vorteile der jeweiligen Systeme einander gegenübergestellt werden. Die Arbeiten sollen die Technologie vorbereiten, um in späteren Phasen auch viel längere Strecken zu überbrücken. In »Q.Link.X« werden erstmals nicht nur einzelne Komponenten eines Quantenrepeaters, sondern komplette Kommunikationsstrecken erforscht und entwickelt.

Das Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW) gehört zu den 24 Partnern, die sich im Q.Link.X-Verbund zusammengetan haben, um die Schlüsseltechnologie der Quantenrepeater zu erforschen. Das IFW-Projekt befasst sich mit Halbleiter-Quantenpunkten, die verschränkte Photonenpaare emittieren können, und damit zu idealen Informationsträgern für die Langstrecken-Quantenkommunikation werden. In Zusammenarbeit mit anderen Verbundpartnern werden diese Quantenpunkte in photonische Mikrostrukturen eingebettet, um die für einen Quantenrepeater nötigen Kennzahlen zu erreichen und einen Demonstrator zu entwickeln.

Link zum BMBF Projekt:

https://www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/projekte/q-link.x

Kontakt
Prof. Dr. Oliver G. Schmidt
IFW Dresden
Tel. 0351 4659-800
o.schmidt@ifw-dresden.de

Entanglled photons, Graphik: IFW Dresden

Entanglled photons, Graphik: IFW Dresden