Am 01. und 02. März 2018 trafen sich etwa 100 Forscherinnen und Forscher der Verbundprojekte des BMBF-Forschungsschwerpunktes „Quantenkommunikation“ (Q.com) in Bad Honnef, um sich über die Ergebnisse ihrer Arbeit auszutauschen.
Nachweisbar sicher kommunizieren, ohne dass jemand mithören kann? Seit ein paar Jahren ist dies erfolgreich durch quantenkryptographisch geschützte Kommunikationskanäle möglich. Quantenmechanisch verschränkte Photonenpaare transportieren sicher und zuverlässig geheime Informationen – über Strecken von etwa 100 Kilometern. Weiter kommt das Licht in Glasfasern bislang allerdings nicht. In der klassischen Kommunikation werden daher Signalverstärker in die Glasfasern integriert. Diese Signalverstärker sind in der Quantenkommunikation allerdings nicht einsetzbar, da sie die Verschränkung der Photonenpaare und damit die Quanteninformation zerstören. Die visionäre Lösung der Forschung: der Quanten-Repeater. Diese können alle 100 Kilometer aufgestellt werden und so quantenkryptographisch gesicherte Kommunikation über beliebige Distanzen ermöglichen.
Zum abschließenden Vernetzungstreffen der Verbundprojekte im Forschungsschwerpunkt Q.com zeigten Vorträge und ausgestellte Exponate der einzelnen Forschungsprojekte eindrucksvoll die wichtigen Meilensteine auf dem Weg zu einem einsatzfähigen Quanten-Repeater.
Ein wesentliches Thema, womit sich die Forscherinnen und Forscher hierbei aktuell beschäftigen, ist die Verbesserung der eingesetzten Materialsysteme – etwa der Einsatz von Quantenpunktsystemen als hocheffiziente Lichtquelle für Einzelphotonen, verschränkte Photonen oder Photonen im Telekomband. Und: Welche Eigenschaften von Quanten-Repeater-Komponenten können durch den Einsatz spezieller Atome, Ionen oder Farbzentren in Diamant optimiert werden? Der Keynote-Speaker Prof. Matthew Sellars von der Australian National University in Canberra stellte schließlich seine Forschungsschwerpunkte zu mit Seltenen Erden dotierten Kristallen für die Quanteninformationsverarbeitung vor.
Im Plenum diskutierten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer auch über die Forschungsergebnisse und nächsten Schritte im Kontext des EU Future and Emerging Technologies (FET) Flagships zu Quantentechnologien und der deutschen Initiative „Quantentechnologie – Grundlagen und Anwendungen (QUTEGA)“.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert seit 2011 mit rund 30 Millionen die Erforschung physikalischer Grundlagen für einen Quanten-Repeater sowie die Entwicklung konkreter Technologien und quantenkryptografischer Maßnahmen zum Schutz von Daten.
Webseite Forschungsschwerpunkt Quantenkommunikation
Webseite QUTEGA