Universit?t Paderborn an neuem Verbundvorhaben beteiligt
Die vernetze Welt ger?t durch digitale Sabotage, Cyberangriffe, Malware und Co zunehmend ins Wanken. Dabei ist IT-Sicherheit heutzutage wichtiger denn je. Netzwerke, die auf quantenphysikalischen Grundlagen basieren, k?nnten die Sicherheit relevanter Systeme deutlich verbessern. Die Basis dafür bilden sogenannte Quantenrepeater. Die Ger?te sind schon seit einigen Jahren Gegenstand intensiver Forschung, bislang aber noch nicht marktf?hig. Ein neues Verbundvorhaben, an dem die Universit?t Paderborn beteiligt ist, will deshalb neue Konzepte hervorbringen und auf realen Teststrecken au?erhalb der Labore demonstrieren. Insgesamt 42 Partner*innen aus Wissenschaft und Industrie wollen damit deutliche Fortschritte bei der Erforschung und Einrichtung von Quantennetzwerken machen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) f?rdert ?Quantenrepeater.Net (QR.N)“ seit Anfang Januar für eine Dauer von drei Jahren mit rund 20 Millionen Euro.
Aus dem heimischen Bereich sind Repeater in Form von WLAN-Verst?rkern bekannt, wo sie die Reichweite der Datenübertragung verl?ngern. Quantenrepeater sind damit in etwa vergleichbar. 365体育_足球比分网￥投注直播官网 erlauben eine sichere ?bertragung von Informationen auch über gr??ere Distanzen hinweg. ?Aber natürlich sind sie deutlich komplexer“, sagt Prof. Dr. Klaus J?ns von der Universit?t Paderborn. ?Denn Quantenzust?nde k?nnen nicht wie die Signale bei klassischen Repeatern kopiert und verst?rkt werden“, so der Wissenschaftler weiter. Um aus einer Verbindung zwischen zwei Punkten ein ganzes Netzwerk zu erzeugen, braucht es Repeater, die diese Quantenzust?nde zwischenspeichern und für die ?bertragung zum n?chsten Knoten sorgen.
Die Experter*innen der Universit?t Paderborn arbeiten bei QR.N vor allem an der Quantenfrequenzkonversion, um verschiedene Quanten-Repeater-Plattformen miteinander zu verknüpfen und deren Kompatibilit?t mit dem Telekommunikationsfasernetzwerk herzustellen. Beteiligt sind die Arbeitsgruppen ?Optoelektronische Materialien und Bauelemente“ (Prof. Dr. Dirk Reuter), ?Integrierte Quantenoptik“ (Prof. Dr. Christine Silberhorn) und ?Hybrid Quantum Photonic Devices“ (Prof. Dr. Klaus J?ns). Au?erdem entwickeln die Physiker*innen neuartige Quantenlichtquellen basierend auf Halbleiternanostrukturen. Zusammen mit Modulatoren und ultra-schneller Elektronik k?nnen diese deterministischen Quantenlichtquellen für Quanten-Repeater der dritten Generation verwendet werden. Das Institut für Photonische Quantensysteme (PhoQS) der Universit?t Paderborn liefert entscheidende photonische Schlüsseltechnologien für die Realisierung von Quantenkommunikation über lange Fasernetzwerke.
Eine weitere Forschungsfrage, der sich die Partner*innen in ?QR.N“ widmen, betrifft die Hardware, auf der das Quantennetzwerk basiert. Grundlage für Quantenspeicher und -netzwerke k?nnen einzelne Atome und Ionen sein, Halbleiterstrukturen, künstliche Atome in Diamanten und Selten-Erd-Atome. ?Daher m?chten wir au?erdem nach plattformübergreifenden Methoden und Protokollen suchen und verschiedene Hardware-Plattformen zu hybriden Systemen zusammenfassen, um am Ende hardwareunabh?ngige Quantenknoten zu erlangen“, führt Prof. Dr. Christoph Becher aus, Professor für Quantenoptik an der Universit?t des Saarlandes und Sprecher des Forschungsverbundes. Zudem m?chten die beteiligten Einrichtungen bestehende, ?klassische“ Kommunikationsnetzwerke mit Methoden der Quantenverschr?nkung, dem Grundprinzip der Quantentechnologie, unterstützen. Die Netzwerke k?nnten in Zukunft von entscheidender Bedeutung sein, wenn es beispielsweise um den Schutz kritischer Infrastruktur geht.
