Space FIT

Space FIT

Forschung zu kompakten QKD-Empfänger-Nutzlasten für High-Altitude-Plattformen und Satelliten

(Förderer: Das Land Berlin - Kofinanziert von der Europäischen Union (EU))

Laufzeit: Oktober 2024 - September 2027

Kooperation: MO-SPACE Raumfahrttechnik GmbH (Berlin), Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (Berlin)

Projektbeschreibung

Das Vorhaben Space FIT forscht zu kompakten QKD-Empfänger-Nutzlasten für High-Altitude-Plattformen und Satelliten. Diese sind ein wichtiger Bestandteil zukünftiger QKD-Netzwerke. Es ist das Ziel, das kleinste und leistungsfähigste System seiner Art zu erforschen. Die besondere Kompaktheit wird durch neu entwickelte und enorm miniaturisierte InGaAs-basierte SPAD Einzelphotonendetektoren erzielt.

 

Motivation, Ziele und Vorgehen

Dieses Projekt leistet einen Beitrag, die Werkzeuge für die zukünftige IT-Sicherheit den Anforderungen einer Zeit der neuen Generation von Quantencomputern anzupassen. Ein entscheidender Baustein dieser IT-Sicherheitsstandards ist die Anwendung von Methoden der Quantenkommunikation. Die Daten werden dabei mit QKD-Verfahren (QKD = Quantum Key Distribution) verschlüsselt.

Space FIT hat zum Ziel, eine hoch performante QKD-Empfänger-Nutzlast für High-Altitude-Plattformen und Satelliten zu erforschen und ein Konzept für die folgende Entwicklung und Fertigung solcher Nutzlasten aufzustellen. Die Nutzlasten sollen die vom HHI entwickelten SPAD-Systeme enthalten. Das Projekt soll weiterhin den Weg für die weitere Miniaturisierung von QKD-Empfänger Systemen ebenen.

Die in diesem Projekt zu erforschende hoch performante QKD-Empfänger-Nutzlast wäre der die erste ihrer Art weltweit.

 

Innovation und Perspektiven

Es wird erwartet, dass bis zum Jahr 2028 mehrere QKD-Netzwerke mit High-Altitude Plattformen und Satelliten zur Einsatzreife kommen. Die Miniaturisierung der QKD Empfänger Nutzlasten birgt das große Potential, kleine Empfänger Systeme zu entwickeln, die in mobil aufstellbaren Stationen von QKD-Netzwerken eingesetzt werden können.

InGaAs-SPADs für Einzelphotonendetektion im kurzwelligen Infrarot ist die einzige QKD-Detektortechnologie, welche momentan für den Massenmarkt in Frage kommt. Eine kompakte Kointegration des Detektorchips und der Elektronik ist besonders für Anwendungsfeldern mit limitierter Nutzlast und Energieversorgung attraktiv. Neben der Verwendung in QKD-Empfängersystem gibt es viele weitere Anwendungsfelder in der Quantensensorik, in denen insbesondere freilaufende SPADs im kurzwelligen Infrarot bzw. Telekomwellenlängenbereich eingesetzt werden. Diese sind beispielsweise Light detection and ranging (LiDAR) im Automobil- sowie Luft- und Raumfahrtbereich, sowie Fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM) in der medizinischen Diagnostik.