08 Januar 2025

Vernetzte Quantenrepeater für die künftige Ende-zu-Ende-Sicherheit - großes Projektkonsortium mit Berliner Beteiligung forscht an Technologie für die sichere Kommunikation

Motivation

Quantenkommunikation ist eine Schlüsseltechnologie für zukünftige Sicherheit in der Datenübertragung. Sie kann sowohl vor Attacken mittels moderner Computer als auch durch leistungsstarke Quantencomputer schützen. Dies wird möglich, da fundamentale physikalische Prinzipien die Sicherheit ausgetauschter Schlüssel garantieren. Für eine quantengesicherte Kommunikation über längere Distanzen werden sogenannte Quantenrepeater gebraucht. Diese können Quantenzustände sicher speichern und weiterverteilen.

Ziele und Vorgehen

Im Projekt "QR.N" planen die Verbundpartner, erstmalig Quantenrepeater-Strecken mit mehr als zwei Knoten zu demonstrieren und parallele Quantenkanäle unter Verwendung von Multiplexing einzurichten. Dazu entwickeln die Forschenden nicht nur Basiskomponenten für Quantenrepeater weiter, sondern erforschen auch deren Einsatz auf Teststrecken außerhalb universitärer Labore. Es soll ein Quantenvorteil bei der Übertragung erzielt und Fehlerkorrektur für leistungsstarke Quantenrepeater implementiert werden. Die im Projekt entwickelte Hardware basiert auf verschiedenen physikalischen Systemen: Atomen und Ionen, Halbleiter-Quantenpunkten und Farbzentren in Diamant. Diese werden um weitere Systeme für Quantenspeicher, beispielsweise Selten-Erd-Ionen ergänzt. Durch eine hybride Kombination der Hardware-Systeme und mit dem Einsatz systemübergreifender Protokolle sollen hardware-unabhängige Quantenrepeater entwickelt werden

Innovationen und Perspektiven

Quantenrepeater sind eine wesentliche Schlüsselkomponente für künftige Quantennetzwerke. Mögliche Anwendungsfelder liegen zunächst in der quantensicheren Kommunikation, beispielsweise beim Schutz kritischer Infrastrukturen oder in der Behördenkommunikation. Perspektivisch können Quantenrepeater langreichweitige Quantennetze mit verschränkten Quantenzuständen ermöglichen bis hin zu europaweiten Dimensionen mit vielfältigen neuartigen Einsatzbereichen wie beispielsweise verteiltem Quantenrechnen.

Projektinformation

Verbundkoordinator - Universität des Saarlandes

Partner

  • Deutsche Telekom AG, Bonn
  • Freie Universität Berlin
  • HighFinesse Laser and Electronic Systems GmbH, Tübingen
  • Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut (HHI), Berlin
  • Humboldt-Universität zu Berlin
  • Karlsruher Institut für Technologie
  • Ludwig-Maximilians-Universität München
  • Leibniz Universität Hannover
  • Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., München
  • Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Braunschweig
  • Qlibri GmbH, München
  • Qubig GmbH, München
  • Technische Universität Berlin
  • Technische Universität München
  • Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig
  • Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
  • Ruhr-Universität Bochum
  • Technische Universität Dortmund
  • Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
  • Universität Oldenburg
  • Universität Kassel
  • Johannes-Gutenberg-Universität Mainz
  • Universität Paderborn
  • Universität Stuttgart
  • Universität Ulm
  • Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Volumen

20,7 Mio. €
BMBF-Förderung: 19,8 Mio. € inkl. Projektpauschale

Laufzeit

01/2025 - 12/2027

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