Vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördertes Verbundprojekt soll Quantentechnologie in die Anwendung bringen
08.12.2010
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 Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). 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 JGU beteiligt sich das Institut für Physik mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. 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 mit integrierten Glasfaser-Photonik-Elementen.
Mit diesen Überlagerungszuständen könnten sich beispielsweise Nachrichten abhörsicher übertragen oder Messgenauigkeiten weiter steigern lassen. Mit diesem Thema wird sich der Forschungsverbund QuOReP – quantenoptische Repeater-Plattformen beschäftigen, der insgesamt 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 drei Projekten) und IQuRe (Informationstheorie des Quantenrepeaters mit zwei Projekten). Ziel ist die Entwicklung eines Quantenrepeaters, der die Übertragung abhörsicherer Nachrichten über große Entfernungen ermöglicht.