Das Projekt QUREP entwickelt nicht nur bestehende Konzepte weiter, sondern erforscht auch neue Technologien rund um Quantenkommunikation.

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ERC Starting Grant eingeworben Forschungsschub für das Quanteninternet

06.09.2019

Dr. Tim Schröder, Wissenschaftler am Institut für Physik der HU Berlin und am Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), hat einen ERC Starting Grant eingeworben und wird für fünf Jahre mit 1,5 Millionen Euro gefördert. Dr. Schröder forscht an der nächsten Generation schneller und zukunftskompatibler Kommunikation an der Schnittstelle von integrierter Quantenoptik, -kommunikation und neuen Materialsystemen – auf dem Weg zum Quanteninternet.

Eine wesentliche Voraussetzung für Quantenkommunikation und -technologie ist die Übertragung von Quanteninformationen über weite Entfernungen – was kein leichtes Unterfangen ist und einen Quanten-Repeater erfordert, einen „Quantenverstärker“ – analog zu klassischen Signalverstärkern, die heutzutage in der Telekommunikation eingesetzt werden, um Informationen über weite Entfernungen zu versenden. Nur mit Quantenverstärkern können weitreichende und stabile Netzwerke realisiert werden, die sowohl absolut sichere, klassische Kommunikation als auch die Verbindung von zukünftigen Quantencomputern ermöglichen.

Einsteins "spukhafte Fernwirkung"

Die Quantentechnologie greift dabei auf einen Trick zurück – mithilfe von Verschränkung werden Signale „verstärkt“ und somit über weite Entfernungen gesendet. Im verschränkten Zustand interagieren beispielsweise Photonen so miteinander, dass sich jede Zustandsänderung des einen unmittelbar auf das andere auswirkt – unabhängig von der Entfernung. Albert Einstein bezeichnete dieses Phänomen zu seiner Zeit als „spukhafte Fernwirkung“. Allerdings sind bisherige Technologien sowohl in der Reichweite als auch in der Signalrate limitiert.

Komplementäre Technologien verbinden

Das Projekt QUREP („Quantum Repeater Architectures Based on Quantum Memories and Photonic Encoding”) entwickelt nicht nur bestehende Konzepte weiter, sondern erforscht zugleich neue Technologien. Dr. Schröder versucht, komplementäre Technologien aus der Quantenkommunikation miteinander zu verbinden. In einem hybriden Quanten-Repeater-Modul sollen zwei unterschiedliche Konzepte, wie etwa Quantenspeicher in Zinn-Defektzentren in Diamant, die gegenwärtig als einer der vielversprechendsten Quantenspeicher gelten, und photonische Cluster-Zustände zusammengeführt werden.

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