Forschungsfeld Quantentechnologien

Quantentechnologien der zweiten Generation sind der Schlüssel für innovative Anwendungen in den Feldern Kommunikation, Sensorik, Informationsverarbeitung und Bildgebung. Im Bereich der Quantenkommunikation entwickelt das Fraunhofer HHI einsatzfähige Systeme für die abhörsichere Kommunikation über Glasfasernetze und Freistrahlverbindungen mit Hilfe der Quantenschlüsselverteilung (QKD). Hierbei kann es auf eine weltweit führende Expertise entlang der gesamten Integrationskette, von photonischen Chips bis hin zu kompletten Netzen, zurückgreifen. Aufbauend auf diesen Kernkompetenzen werden gemeinsam mit Partnern photonische Komponenten, Module und Systeme entwickelt, welche passgenau auf die hohen Anforderungen in Feldern wie Quantensensorik und -informationsverarbeitung zugeschnitten sind.

Kompetenzen am Fraunhofer HHI

Quantenkommuni-kationssysteme

  • Anwendungsoptimierte, integrierte Systeme für Quantum Key Distribution (QKD / Quantenschlüsselaustausch)
  • Teleskope und Tracking-Systeme für optische Freistrahl-Quantenkommunikation
  • Optimierte Systeme für das QKD-Postprocessing
  • Testinfrastrukturen für Quantenkommunikation über optische Freistrahl- und Faserverbindungen
  • Aspekte der Integration und Zertifikation in verschiedenen Anwendungsszenarien

Photonische Komponenten für Quantentechnologien

  • Anwendungsspezifische integrierte quantenphotonische Module mit breiter spektraler Transparenz
  • Protokoll-angepasste integrierte QKD-Transmitter und -Receiver
  • Integriert-optische Quellen einzelner und verschränkter Photonen
  • Raumtemperaturfähige Einzelphotonendetektoren
  • Kohärente Empfänger für CV-QKD
  • Integration nichtlinearer optischer Kristalle und effektive Pumplichtunterdrückung

Quantensensorik & -informations-verarbeitung

  • Einzelphotonensensorik und –metrologie
  • Quantensensorik mit kontinuierlichen Variablen
  • Schnelle Messsteuerung im GHz-Bereich
  • Protokollimplementierung
  • Anwendungsspezifische Komponenten, Implementierungen und Gesamtsysteme

Anwendungen

  • Quantenschlüsselaustausch mit diskreten und kontinuierlichen Variablen in Fasernetzen und über Freistrahlverbindungen (CV-QKD & DV-QKD)
  • Informationsverarbeitung mit linear-optischen Quantencomputern und kohärenten IsingMaschinen
  • Klassische photonisch integrierte Komponenten für Ionen-, Neutral-Atom- und Defektzentrenbasierte Quantencomputer
  • Klassische photonisch integrierte Komponenten sowie Quetschlichtquellen für Quantensensorik
  • Faserbasierter Quantenzustandsaustausch zwischen Qubitsystemen
  • Erzeugung und Detektion nichtklassischer Lichtzustände