Sichere Kommunikation durch gekoppelte Quantensysteme
In der Quantenkommunikation werden Gesetze der Quantenphysik zur abhörsicheren Übertragung von Nachrichten genutzt. Abhörsichere Kommunikation über weite Distanzen muss sich bestehender Kommunikationsinfrastrukturen bedienen, um ökonomisch tragfähig zu sein. Hierzu werden Informationen in Form einzelner Quantenzustände (sogenannter Qubits) über das Glasfasernetz übertragen, die auf dem quantenphysikalischen Effekt der Verschränkung beruhen und nicht kopierbar sind.
Im Vorhaben werden zwei verschiedenartige Quantensysteme durch eine innovative Kopplungstechnologie miteinander per Glasfaser verbunden und dadurch eine langstreckenfähige Kommunikationsplattform demonstriert. Bei den Systemen handelt es sich zum einen um einzelne Ionen und zum anderen um Farbzentren in Diamant. Eine stabile Kopplung zwischen diesen beiden Systemen soll durch Installation sogenannter Frequenzkämme zur Synchronisierung erreicht werden, welche hochpräzise Laserlinien bei bestimmten Lichtfarben erzeugen. Um diese Frequenzkämme und die jeweiligen Quantensysteme an das Glasfasernetz anzupassen, erforschen die Arbeitsgruppen entsprechende optische Schnittstellen zur Signalübertragung.
Die Projektergebnisse ermöglichen die stabile Kopplung verschiedener Kommunikationsknoten im vorhandenen Glasfasernetz. Hierdurch rückt die praktische Anwendung sicherer Kommunikation auf Grundlage quantenphysikalischer Prinzipien in greifbare Nähe. Das Vorhaben verspricht damit einen Innovationsschub für die Quantenkommunikation. Die zu erwartenden Ergebnisse eröffnen wirtschaftliche Verwertungsperspektiven in der sicheren Telekommunikation und Datenverarbeitung insbesondere im Einsatz bei Behörden, Banken und kritischen Infrastrukturen. Weitere Einsatzmöglichkeiten bestehen bei den photonischen Quantentechnologien sowie in der Messtechnik.