Verbundprojekt will Quantentechnologie vorantreiben

| Redakteur: Rebecca Vogt

Mikrotürmchen mit Quantenpunkten sollen dabei helfen, die Datenkommunikation abhörsicher zu machen.
Mikrotürmchen mit Quantenpunkten sollen dabei helfen, die Datenkommunikation abhörsicher zu machen. (Bild: Tobias Huber)

Physikalisch abhörsichere Netzwerke auf Glasfaser-Basis sind das Ziel eines Verbundprojekts, das sich mit der Quantentechnologie beschäftigt. Die beteiligten Forschungseinrichtungen wollen die bisher begrenzten Übertragungsstrecken der Quanteninformation verlängern.

Im Zuge der voranschreitenden Digitalisierung werden Datensicherheit und sichere Kommunikation immer wichtiger. Einen vielversprechenden Ansatz sehen Forscher diesbezüglich in der Quantenkommunikation: Sie nutzt als Informationsträger Quantenzustände, die aufgrund fundamentaler physikalischer Gesetze weder kopiert noch unbemerkt mitgelesen werden können.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) will den Aufbruch in die Quantentechnologie unterstützen und fördert zu diesem Zweck das neue Verbundprojekt „Quanten-Link-Erweiterung“ (Q-Link-X) über einen Zeitraum von drei Jahren mit 14,8 Mio. Euro. „Das Ziel sind physikalisch abhörsichere Netzwerke auf der Basis von Glasfasern“, berichtet Prof. Dieter Meschede vom Bonner Institut für Angewandte Physik.

Übertragung der Quanteninformation auf weniger als 100 km begrenzt

Bislang stößt dieser Paradigmenwechsel in der Daten- und Nachrichtenverschlüsselung – weg von algorithmischen Verfahren hin zur Quantentechnologie – noch an Grenzen. So kommt es etwa bei der Übertragung von Quanteninformation mit Lichtteilchen (Photonen) zu unvermeidbaren Leitungsverlusten, wodurch die Übertragungsstrecken bisher auf weniger als 100 km begrenzt sind.

„Mit Quantenrepeatern soll diese Grenze ohne Sicherheitseinschränkungen überwunden werden“, erklärt Meschede. Repeater (Wiederholstationen) sind in der Kommunikationstechnik Signalverstärker oder -aufbereiter. Sie empfangen Signale und senden sie in aufbereiteter Form weiter. Auf diese Weise kann die Reichweite der Signale erhöht und eine größere Distanz überbrückt werden. Wie die Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg mitteilt, will man im Rahmen des BMBF-Projekts die Entwicklung solcher Quantenrepeater vorantreiben.

Die Forscher greifen dabei auf drei verschiedene technische Plattformen zurück: Quantenpunkte, Diamant-Farbzentren sowie eine Kombination aus atomaren und ionischen Systemen. So sollen Übertragungsstrecken von zunächst bis zu 10 oder 100 km realisiert werden. Gleichzeitig will man die Vorteile der jeweiligen Systeme gegenüberstellen.

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