Verbesserte Quantenpunktquellen für die Telekommunikation
Unsere heutige Gesellschaft ist in hohem Maße auf den schnellen Austausch von Informationen über das Internet angewiesen. Die Sicherheit und der Schutz unserer Daten vor Cyberangriffen und Identitätsdiebstahl sind dabei von entscheidender Bedeutung. Ressourcen der Quantenphysik wie einzelne Lichtteilchen (Photonen) und deren Verschränkung können die Hürden für Cyberangriffe sehr viel höher werden lassen und eine weitgehend sichere Datenkommunikation auf Basis physikalischer Gesetze ermöglichen. Dies wird in der Quantenkommunikation umgesetzt.
Im Projekt „Verbesserte Quantenpunktquellen und optische Atomspeicher für die Interkonnektivität in der Telekommunikation“ (EQSOTIC) sollen neuartige Schlüsselelemente für die Quantenkommunikation entwickelt werden. Die Forschenden streben ein hybrides Quantensystem an, das in der Lage sein soll, verschränkte Photonenpaare zu erzeugen und einzelne Photonen aus den Paaren zu speichern. Dazu wollen die Forschenden die Vorteile von Halbleitern und warmen Atomgasen ausnutzen. Auf Basis von Halbleitern lassen sich sogenannte Quantenpunkte herstellen, die als exzellente Lichtquellen im Telekommunikationsbereich fungieren. Kombiniert mit warmen Atomgasen, die die Speicherung der Photonen ermöglichen, ergibt sich ein Quantensystem mit ganz neuen Funktionalitäten. Diese sollen im Projekt anwendungsnah demonstriert werden. Die Forschenden planen dabei Paare von verschränkten Photonen zu erzeugen, von denen eins gespeichert und das andere in einer verlegten Glasfaser versendet wird.
Eine solche Speicherung einzelner Photonen aus verschränkten Paaren ist bislang eine große Herausforderung, denn die einzelnen Systeme funktionieren entweder nur sehr gut als Quelle oder als Speicher für die Lichtteilchen. Ein hybrides System mit beiden Funktionalitäten stellt einen großen Innovationssprung auf dem Weg zur Anwendung der Quantenkommunikation dar. Gleichzeitig sollen Schnittstellen zu kommerziellen Kommunikationstechnologien erstellt werden. Mit einem besonderen Augenmerk auf Kompatibilität zu einer industriellen Fertigung wird die künftige Überführbarkeit in Produkte für die Quantenkommunikation und andere Quantentechnologiebereiche sichergestellt. Somit leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag, um diese Zukunftstechnologie in Europa voranzubringen sowie die technologische Souveränität zu stärken.