Vom 2. bis 3. Juni 2022 hat im Physikzentrum Bad Honnef (PBH) das erste Statustreffen des Projekts QR.X stattgefunden. Neben den Fortschritten bei der Entwicklung von Komponenten seitens QR.X wurden auch neue vielversprechende Ansätze zur Realisierung von Quantenbits (Qubits) mittels photonischer Clusterzustände vorgestellt.
Das Physikzentrum wird von der Deutschen Physikalischen Gesellschaft als Trägerin mit Unterstützung der Universität Bonn und mit Förderung des Landes NRW betrieben. Es dient heute unter anderem als wissenschaftliches Tagungszentrum und bot einen hervorragenden Rahmen für die rund 80 vor Ort anwesenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Weitere 30 Projektmitglieder bzw. Interessenten waren online zugeschaltet.
Ziel des Verbundprojekts „Quantenrepeater.Link (QR.X)“ ist die erste Umsetzung von neuartigen Quantenrepeatern und deren Einsatz unter realen Bedingungen. Quantenrepeater sind ein wichtiger Baustein für Quantenkommunikation über große Distanzen. In QR.X. werden in drei Technologiesträngen neue und innovative Ansätze erforscht: (1) auf Basis von gefangenen Atomen und Ionen, (2) Quantensysteme in Diamanten sowie (3) in Halbeiternanostrukturen, die in der Entwicklung von Komponenten für Quantenrepeater münden.
Zu Beginn der Veranstaltung begrüßte der Koordinator Prof. Dr. Christoph Becher (Universität des Saarlandes) alle Teilnehmenden. In den kurzen Berichten aus den drei Technologiesträngen sowie der Theorieplattform wurden besonders die aktuellen Ergebnisse bei der Fertigung, Modularisierung und Steigerung der Effizienz und Güte von Quantenrepeater-Komponenten hervorgehoben. Erfreulich ist zudem, dass aus der Plattform >Halbleiternanostrukturen< bereits eine erste Patentanmeldung hervorgegangen ist.
Neben den Fortschritten bei der Entwicklung von Komponenten seitens QR.X wurden auch neue vielversprechende Ansätze zur Realisierung von Quantenbits (Qubits) mittels photonischer Clusterzustände vorgestellt. Der eingeladene Gastreferent, Prof. Dr. David Gerschon (Technion, Israel), sowie Dr. Philip Thomas (Max-Planck-Institut für Quantenoptik), führten aus, dass mit solchen, neuen Verfahren ein resilienter und hoher Datenaustausch im GHz-Bereich möglich ist. Die Clusterzustände können nicht nur perspektivisch für weitere Entwicklungsstufen von Quantenrepeatern genutzt werden, sondern werden auch im Quantencomputing eine wichtige Rolle spielen. Die genannten Fortschritte und Ergebnisse führten zu einem regen Austausch aller Kongressteilnehmenden, welcher durch gemeinsame Poster-Runden visuell ergänzt wurde.
Eine wesentliche Erkenntnis des zweiten Konferenztages war, dass Standardisierungsbemühungen von Quantenkommunikationskomponenten bereits zu Beginn des Entwicklungsprozesses betrachtet werden müssen. Hierzu passt, dass es auch noch einige Hürden bei der Standardisierung von Protokollen zur Quantenschlüsselverteilung zu bewältigen gibt. Es herrschte Einigkeit darüber, dass zielgerichtete Zusammenarbeit immer wichtiger wird. So bildete auch die Diskussion um Ansätze zur Zusammenführung und Koordination der deutschlandweiten Forschungsaktivitäten in einem vom Bundesforschungsministerium (BMBF) geförderten Innovationshub für Quantenkommunikation einen interessanten Schlusspunkt des Statustreffens von QR.X.
Die Forschenden im Projekt QR.X werden die Entwicklung von Quantenrepeater weiter vorantreiben. Dabei stehen sie in einem aktiven Austausch mit weiteren BMBF-Initiativen, wie etwa der Initiative QuNET. Ebenfalls unterstützt QR.X den Wissenstransfer zwischen den verschiedenen Fachcommunities sowie beteiligter Industriepartner. Darüber hinaus wurde die Schlüsselrolle der Quantenkommunikation bei der IT-Sicherheit bzw. für die technologische Souveränität Deutschlands und die Bedeutung von QR.X als entscheidender Meilenstein hin zur Anwendungsreife von hierfür notwendigen Quantenkommunikationsnetzwerken von Dr. Ole Hitzemann (BMBF) unterstrichen. Aufgrund der zunehmenden Bedeutung der Quantenkommunikation auch für den zukünftigen 6G-Mobilfunkstandard (vice versa), sollen die entsprechenden Aspekte künftig stärker im Zusammenhang betrachtet werden. Einen geeigneten integrativen Ansatz kann hier insbesondere die breit angelegte 6G-Initiative des BMBF bieten.