Leib­niz Uni­ver­si­tät Han­no­ver (LUH)

Die Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on ist eine der zukunfts­träch­tigs­ten Tech­no­lo­gien unse­rer Zeit. Sie ver­spricht die theo­re­tisch voll­kom­men siche­re Verschlüsselung von Nach­rich­ten, unab­hän­gig davon, wel­che Werk­zeu­ge einem poten­ti­el­len Gegen­spie­ler zur Verfügung ste­hen. Die Sicher­heit des Quantenschlüsselaustauschs (Quan­tum Key Dis­tri­bu­ti­on – QKD) basiert auf den Geset­zen der Quan­ten­me­cha­nik, die auf geschick­te Wei­se aus­ge­nutzt wer­den, um wäh­rend der Verschlüsselung zu detek­tie­ren, ob die zur Schlüsselübertragung ver­wen­de­te Kom­mu­ni­ka­ti­ons­lei­tung abge­hört wird. Außer­dem ermög­licht Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on die siche­re Ver­bin­dung zukünftiger Quan­ten­com­pu­ter an ver­schie­de­nen Orten, wodurch deren Rechen­leis­tun­gen kom­bi­niert wer­den kön­nen (Dis­tri­bu­ted Quan­tum Com­pu­ting). Die­se Aspek­te bil­den gemein­sam die Visi­on des Quan­ten­in­ter­nets. 

Die AG Ding forscht an genau die­ser Visi­on: Wir ent­wi­ckeln und tes­ten soge­nann­te Halb­lei­ter-Quan­ten­punk­te, die in der phy­si­schen Rea­li­sie­rung des Quan­ten­in­ter­nets eine wesent­li­che Rol­le spie­len wer­den. Da sie sowohl als Ein­zel­pho­to­nen- bzw. Ver­schrän­kungs­quel­len als auch als Quan­ten­spei­cher fun­gie­ren kön­nen, wei­sen sie alle Eigen­schaf­ten auf, die für soge­nann­te Quan­ten­re­pea­ter benö­tigt wer­den. Die­se wer­den effi­zi­en­te Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on über belie­bi­ge Distan­zen ermög­li­chen und spie­len damit eine ent­schei­den­de Rol­le im Auf­bau eines deutsch­land- und euro­pa­wei­ten Quan­ten­netz­werks. Auf dem Weg zu die­sem Ziel ver­ei­nen wir eine voll­stän­di­ge For­schungs­in­fra­struk­tur unter einem Dach.

Die AG Ding ist Teil des Faser­netz­werks „Nie­der­sach­sen Quan­tum Link“ – einer Faser­test­stre­cke, die meh­re­re For­schungs­ein­rich­tun­gen in Han­no­ver mit der Phy­si­ka­lisch-Tech­ni­schen Bun­des­an­stalt in Braun­schweig ver­bin­det. Die­ses Netz­werk ermög­licht es, neu ent­wi­ckel­te Quan­ten­re­pea­ter-Kom­po­nen­ten sowie moderns­te QKD-Pro­to­kol­le und ‑Sys­te­me effi­zi­ent und rea­li­täts­nah zu tes­ten. Über die Test­stre­cke wur­de kürzlich das welt­weit ers­te Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­ons-Expe­ri­ment mit einer ech­ten Halb­lei­ter-Ein­zel­pho­to­nen­quel­le zwi­schen zwei Städ­ten sowie quan­ten­ba­sier­te Zeit- und Fre­quenz­syn­chro­ni­sa­ti­on demons­triert.