7. Mai 2019

Quantenphotonik: Projekt UNIQORN ermöglicht kostengünstige Quantenkommunikation

Im EU-Quanten-Flagschiff-Projekt UNIQORN wird eine Quantensystem-On-Chip-Methodik entwickelt, die eine kostengünstige Fertigung auf dem Gebiet der Quantenoptik ermöglicht. „Laser Focus World“ (LFW), eine der weltweit führenden Zeitschriften zu Laser und Photonik, veröffentlichte in der April-Ausgabe 2019 einen Beitrag zum Projekt, an dem u. a. Wissenschaftler der Abteilung Photonische Komponenten des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts HHI beteiligt sind.

Nachdem die erste Quantenrevolution zur Entwicklung von Bauelementen wie Lasern, Halbleitern, Transistoren und anderen Bauelementen, die den Gesetzen der Quantenmechanik folgen, führte, verspricht die zweite Quantenrevolution völlig neuartige Ansätze der Informationsverarbeitung, die klassische Implementierungen in den Bereichen Computing, Kryptographie und Sensortechnologie übertreffen können. Derzeit werden Anstrengungen unternommen, um Labordemonstrationen in tatsächliche Prototypen und Produkte umzuwandeln. Insbesondere in der Quantenkommunikation haben Anwendungen bereits erfolgreich Feldversuchsstadien durchlaufen und treten langsam auf den Markt. Hierzu gehören Technologien wie die Quantenschlüsselverteilung (Quantum Key Distribution - QKD), Quanten-Zufallszahlengeneratoren (Quantum Random Number Generators - QRNGs) und verschränkte Photonenquellen für zukünftige Quantenrepeater-Netzwerke.

Die Realisierung von Setups, die einzelne Quantenzustände erzeugen, manipulieren und messen können, ist jedoch teuer und vor allem aufgrund der Implementierung in Freistrahloptiken groß und fragil. Im UNIQORN-Projekt treiben 17 Partner die zweite Quantenrevolution voran, indem sie die Quantenkommunikation mit der Technologie der photonischen Integration im Rahmen des European Quantum Flagship zusammenführen. Eines der Ziele des UNIQORN-Projekts ist die Miniaturisierung von im Labor bewährten QKD- und anderen Quantenkommunikations-Konfigurationen. Dies wird erreicht durch die Kombination von photonischer Integration und Freistrahloptik auf einem Chip mit Hilfe einer neu entwickelten mikrooptischen Bank in der PolyBoard-Plattform des Fraunhofer HHI. Dadurch lassen sich kostengünstige und platzsparende Komponenten fertigen, mit denen Quantentechnologien bei Raumtemperatur für jedermann verfügbar gemacht werden können.

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