Universität Paderborn erhält Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft
Quantentechnologien stehen weltweit im Mittelpunkt der Forschung. Zugrundeliegende Phänomene, die bei der bildgebenden Forschung für die wissenschaftliche Erschließung von Quantenkommunikationssystemen zum Einsatz kommen, sind dabei unerlässlich. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat jetzt zwei Großgeräteinitiativen (GGI) beschlossen, die sich mit solchen Anwendungen befassen. In der GGI „Testumgebungen für Quantenkommunikation“ (QCDE) fördert sie bundesweit vier Anträge. Eines der Vorhaben wird federführend von Prof. Dr. Klaus Jöns von der Universität Paderborn durchgeführt. Das Forschungsprojekt „Photonic Quantum Systems Network - PhoQSNET“ wird mit rund zwei Millionen Euro für die Dauer von fünf Jahren gefördert.
Bisher werden Ansätze im Bereich der Quantenkommunikation hauptsächlich mithilfe hochspezialisierter Laboraufbauten entwickelt. Die GGI QCDE soll nun ein erster Schritt hin zur Standardisierung von Quellen, Transmission und Detektion sein, damit auf dieser Basis Kommunikationsprotokolle und mögliche Anwendungen erforscht werden können, teilt die DFG mit. Bei der Initiative werden aufwändige Großgeräte mit herausragender, innovativer Technik und dem Ziel der Bearbeitung von speziellen wissenschaftlichen Fragestellungen gefördert.
Das Ziel von PhoQSNet besteht darin, eine Forschungsinfrastruktur für die Quantenkommunikation in einer realen städtischen Umgebung zu verwirklichen. Dafür wird ein Drei-Knoten Quantennetzwerk zwischen zwei Unigebäuden auf dem Campus und einem auf dem Heinz-Nixdorf Campus in Paderborn aufgebaut. „Unsere Vision ist ein additives, skalierbares Netzwerk, das auf der bestehenden Telekommunikationsinfrastruktur aufbaut und dessen Knotenpunkte eine standardisierte, modulare Toolbox mit den notwendigen Komponenten zur Implementierung einer Vielzahl von Quantenkommunikationsprotokollen umfassen“, erklärt Jöns. Bei diesen Komponenten handelt es sich um Quantenlichtquellen (einzelne Photonen, verschränkte Photonen und gequetschte Zustände), Modulatoren (Phase, Polarisation) und Detektoren (Einzelphotonenzähler, Homodyn-Detektoren). Die Protokolle selbst werden Gegenstand laufender und künftiger Projekte innerhalb des neu gegründeten interdisziplinären Instituts für Photonische Quantensysteme (PhoQS) in Paderborn sein. Die Module müssen daher den höchsten Anforderungen genügen, um die komplexen physikalischen Prozesse zu ermöglichen: „Das bedeutet eine Maximierung der Gesamteffizienz und Minimierung des Rauschens. Darüber hinaus müssen sie auch den Anforderungen der realen Welt gerecht werden, d. h. einen geringen Platzbedarf, minimalen Betriebsaufwand und langfristige Stabilität aufweisen“, so Jöns.
