11.11.2021

Dem Quanteninternet auf die Sprünge helfen

Umfassendes Projekt zu Quantenrepeatern erhält großzügige Förderung.

Die Digitalisierung schreitet voran, gleichzeitig braucht der wachsende Austausch sensibler Daten mehr Sicherheit. Ein Kommunikations­netz, das auf den Gesetzen der Quanten­physik beruht, ist wegen der physikalisch garantierten Abhör­sicherheit ein wichtiger Ansatz. Das Verbundprojekt „Quanten­repeater.Link“ (QR.X) verfolgt dieses Ziel. Es wird für drei Jahre vom Bundes­forschungs­ministerium mit rund 35 Millionen Euro gefördert. Koordiniert wird es von Christoph Becher von der Uni des Saarlandes.

 

Abb.: Christoph Becher (Bild: I. M. Maurer / U. Saarland)
Abb.: Christoph Becher (Bild: I. M. Maurer / U. Saarland)

Größer werdende Rechenleistungen und die Aussicht auf Quanten­computer machen aktuelle Verschlüsselungsverfahren angreifbar, denn ein Quanten­computer könnte, wenn er speziell für das Codeknacken programmiert wird, gängige Verschlüsselungs­verfahren auf herkömmlichen Rechnern überwinden. Werden die Schlüssel allerdings über verschränkte Photonen ausgetauscht, garantieren physikalische Gesetze, dass mögliche Abhörversuche aufgedeckt werden können. „Soll Quanten­kommunikation eine zukunftsträchtige Technologie werden, muss sie auch in flächen­deckenden und lang­reichweitigen Glasfaser-Netzwerken zuverlässig funktionieren“, sagt der Experimentalphysiker Christoph Becher, Professor für Quanten­optik an der Universität des Saarlandes.

Er leitet einen Verbund von insgesamt 43 Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft, die eine der technologisch größten Herausforderungen verfolgt: der Entwicklung von Quanten­repeatern und deren Integration in bestehende Glasfasernetze. Durch unvermeidbare Leitungs­verluste ist Quanten­kommunikation derzeit auf wenige Hundert Kilometer begrenzt. Im Gegensatz zu konventioneller optischer Kommunikation können diese Verluste aber nicht durch Signalverstärkung kompensiert werden. Stattdessen erschließen Quanten­repeater große Distanzen durch die Verknüpfung kurzer Teilabschnitte mittels weiterer Quantenprozesse.

Der nun geförderte Verbund „Quantenrepeater.Link“ geht aus dem Vorgängerprojekt „Q.Link.X“ hervor, in dem bereits grundlegende Bausteine von Quanten­repeatern entwickelt wurden. Im neuen Projekt sollen diese Komponenten nun optimiert und in Glasfaser-Teststrecken außerhalb geschützter Laborumgebungen integriert werden. Hauptziel ist die Demonstration einer elementaren Quanten­repeater­strecke über eine Distanz von bis zu 100 Kilometern. Dazu werden vielversprechende Ansätze basierend auf unterschiedlichen Materialsystemen verfolgt und weiterentwickelt. Durch die Anstrengungen des Verbundes sollen technologische Hürden überwunden und der serienmäßige Bau eines Quanten­repeaters perspektivisch ermöglicht werden. Diesen Vorstoß fördert das Bundes­ministerium für Bildung und Forschung mit insgesamt 35,2 Millionen Euro über drei Jahre. Offizieller Start des Forschungs­verbundes war am 01.08.2021.

Im Verbund haben sich 43 Partner aus universitären Forschungs­einrichtungen, wirtschaftsnahen Instituten sowie verschiedenen Unternehmen wie der Deutschen Telekom zusammen­geschlossen. Die Einbindung industrieller Partner sowie eines externen Beratergremiums soll bei der Bewertung der Forschungsergebnisse im Hinblick auf Realisierbarkeit helfen. Durch die Anmeldung von Patenten sowie gezielte Förderung von Ausgründungen sollen die Ergebnisse der Konsortiums nachhaltig gesichert werden.

U. Saarland / DE

 

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