In der deutschen Grundlagenforschung zu Bauelementen von Quantenkommunikationssystemen wurden in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte erzielt. Um die Ergebnisse dieser Grundlagenforschung auch in Deutschland zu nutzen, ist es wichtig, sie in Richtung Anwendung weiterzuentwickeln.
In der deutschen Grundlagenforschung zu Bauelementen von Quantenkommunikationssystemen – z. B. Einzelphotonenquellen, Empfängern, Quantenspeichern – wurden in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte erzielt. Um die Ergebnisse dieser Grundlagenforschung auch in Deutschland zu nutzen, ist es wichtig, sie in Richtung Anwendung weiterzuentwickeln. Ingenieurstechnisches Know-how dafür ist in Deutschland ebenfalls vorhanden. Dies muss nun genutzt werden, um Quanten-Bauelemente zum einen hinsichtlich ihrer Effizienz, Zuverlässigkeit und Kohärenzzeit weiter zu verbessern. Zum anderen müssen sie zu einem praktikablen, zuverlässigen Gesamtsystem verbunden und ihr effektives Zusammenspiel anhand von Teststrecken gezeigt werden.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) beabsichtigt daher die Förderung der Erforschung und Entwicklung von Technologien für eine langreichweitige glasfaserbasierte Quantenkommunikation, die den Stand der Forschung und Technologie dem Einsatz in praxistauglichen Kommunikationssystemen wesentlich näher bringt.
Bei der Förderung kommen der engen Zusammenarbeit von Unternehmen und Forschungseinrichtungen im universitären und außeruniversitären Bereich, der Anbindung kleiner und mittlerer Unternehmen sowie der nachhaltigen Stärkung der Wertschöpfungsketten am Standort Deutschland besondere Bedeutung zu.
Die Fördermaßnahme erfolgt im Rahmen des Forschungsrahmenprogramms der Bundesregierung zur IT-Sicherheit „Selbstbestimmt und sicher in der digitalen Welt“. Bei dem dort adressierten Forschungsschwerpunkt „Hightech für die IT-Sicherheit“ geht es um die technischen Voraussetzungen für eine zukunftsfähige IKT.
Gegenstand der Förderung sind innovative und risikobehaftete Ansätze für skalierbare Lösungen zur Quantenkommunikation mittels Quantenrepeatern, die geeignet sind, einen künftigen abhörsicheren Austausch von Informationen in Glasfasern über große Distanzen zu ermöglichen.
Um Lösungsansätze der Quantenkommunikation im Hinblick auf die Tauglichkeit für künftige Anwendungen evaluieren zu können, ist der Aufbau von Testinfrastrukturen und -systemen sowie die Durchführung von Testmessungen erforderlich.
Gefördert werden soll daher ein (ggf. zwei) Verbundvorhaben mit dem Ziel, eine glasfaserbasierte (Telekommunikationsfasern) Demonstratorstrecke für die Quantenkommunikation mittels Quantenrepeatern aufzubauen. Im Mittelpunkt soll dabei ein leistungsfähiges Gesamtsystem stehen, das die folgenden Bereiche adressiert:
Die Relevanz und Umsetzbarkeit aller Projektvorschläge soll sich durch die entsprechende Beteiligung bzw. Anbindung von Unternehmen in der Verbundstruktur widerspiegeln. Die skizzierten Lösungen müssen deutlich über den aktuellen Stand der Wissenschaft und Technik hinausgehen. Die im Projekt angestrebten Benchmarks (z. B. bei Speicherzeiten, Fidelität, Repetitions- und Schlüsselraten, überbrückbare Distanzen etc.) sind zu spezifizieren und in Relation zum aktuellen Forschungsstand zu setzen. Die angestrebten Benchmarks gehen in die Begutachtung ein.
Um Synergien zu nutzen, sollen in der Projektskizze Ressourcen für Kooperationen mit anderen Projekten aus dem Bereich Quantenkommunikation / Quantentechnologien vorgesehen werden, beispielsweise für gemeinsame Statusseminare und die Wissenschaftskommunikation (z. B. durch Workshops).
