Starthilfe für die Quantenkommunikation
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) möchte die Anwendung von Quantentechnologien in der Informationstechnik vorantreiben. Dazu hat es jetzt rund 13 Millionen Euro für insgesamt vier Verbundprojekte zur Verfügung gestellt.
Mehr als 420.000 Euro davon fließen an das Institut für Physik der Universität Mainz. Die Forscher wollen quantenphysikalische Effekte nutzen, um die Begrenzung der Übertragungsreichweite von abhörsicheren Nachrichten von heute etwa 100 Kilometern zu überwinden.
Schon in den letzten Jahren sind Quanteneffekte in der klassischen Informationstechnologie immer wichtiger geworden. Ursache hierfür sind die immer kleineren Abmessungen der elektrischen Bausteine, die mit Milliardstel Metern in den Bereich von atomaren Strukturen vordringen.
Heutige Chip-Technologien nutzen jedoch immer nur die beiden klassischen Bitzustände 0 und 1. Die Zeit ist reif, faszinierende Phänomene der Quantenwelt für Anwendungen nutzbar zu machen. Dort gibt es nämlich die Möglichkeit, die Zustände zu überlagern: Ein Bit ist dann gewissermaßen gleichzeitig zu einem gewissen Teil im Zustand 0 und zu einem anderen Teil im Zustand 1. An der Johannes Gutenberg-Universität Mainz beteiligt sich das Institut für Physik mit der Arbeitsgruppe von Ferdinand Schmidt-Kaler an diesem Projekt. Im Fokus der experimentellen Arbeiten hier steht eine Quantenschnittstelle zwischen einem einzelnen Atom und einem einzelnen Photon in einem Ionen-Quantencomputer in einer Mikrochip-Falle (siehe Bild) mit integrierten Glasfaser-Photonik-Elementen.
Mit diesen „Überlagerungszuständen“ könnten sich z. B. Nachrichten abhörsicher übertragen oder Messgenauigkeiten weiter steigern lassen. Mit diesem Thema wird sich der Forschungsverbund QuOReP – quantenoptische Repeater-Plattformen beschäftigen, der von Dieter Meschede (Bonn) koordiniert wird und 15 Projekte umfasst, eines davon aus Mainz. Weitere Aspekte der Quantentechnologien werden in anderen Forschungsverbünden behandelt, QuaHLRep (Quanten-Halbleiter-Repeaterplattformen mit 13 Projekten), QUIMP (Quanteninterface zwischen optischen- und Mikrowellenphotonen mit 3 Projekten) und IQuRe (Informationstheorie des Quantenrepeaters mit 2 Projekten). Ziel ist die Entwicklung eines Quantenrepeaters, der die Übertragung abhörsicherer Nachrichten über große Entfernungen ermöglicht.
Weitere Informationen:
Institut für Physik
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Staudingerweg 7
D 55128 Mainz
E-Mail: fsk@uni-mainz.de
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