Fraunhofer HHI entwickelt Quantenkommunikation für jedermann im EU-Projekt UNIQORN

Die am Fraunhofer HHI entwickelte hybride photonische Integrationsplattform PolyBoard ermöglicht die flexible und effiziente Kombination unterschiedlichster optischer Funktionalitäten auf einem einzelnen Chip. Die so bereitgestellte Toolbox wird in den kommenden Jahren im Rahmen des „Quantum Flagship“ der Europäischen Union für die speziellen Anforderungen neuartiger Quantentechnologien weiterentwickelt.

Das Projekt „UNIQORN – Affordable Quantum Communication for Everyone: Revolutionizing the Quantum Ecosystem from Fabrication to Application” hat sich zum Ziel gesetzt, Quantentechnologien mit Hilfe photonischer Integration zu miniaturisieren und für Anwender als System-on-Chip-Lösungen nutzbar zu machen.

Das Projekt wird die Schlüsselkomponenten für die Quantenkommunikationssysteme der Zukunft entwickeln, die unter anderem zur Generierung von echten Zufallszahlen und die sichere Schlüsselverteilung eingesetzt werden.

Dazu zählen spezialisierte quantenoptische Quellen und Detektortechnologien. Ein wichtiger Schwerpunkt der Forschungsarbeiten liegt auf den integrierten System-on-Chip-Lösungen. Sie bilden die Grundlage für hochminiaturisierte optische Systeme, die quantenmechanische Eigenschaften wie etwa Verschränkung und gequetschtes Licht voll ausschöpfen können.

Kern dieser Integration ist die PolyBoard-Technologie der mikro-optischen Bank, die es erlaubt, große optische Komponenten wie Kristalle zur Erzeugung verschränkter Photonen mit integriert-optischen Komponenten und Funktionalitäten auf einem PolyBoard-Chip zu kombinieren.

Hierdurch lassen sich bekannte Materialsysteme für die Quantentechnologie direkt mit photonisch-integrierten Schaltkreisen verknüpfen, ohne Kompromisse in der Leistungsfähigkeit der mikro-optischen Komponenten eingehen zu müssen. Bisher wurden mit dieser Technologie miniaturisierte optische Bauelemente für Telekom- und Datacom-Anwendungen sowie mikro-optische Chips für die Analytik und Sensorik entwickelt.

Im UNIQORN-Konsortium, das vom AIT (Austrian Institute of Technology) koordiniert wird, arbeiten 17 Partner aus ganz Europa an einer multidisziplinären Forschungsagenda. Forschungsinstitutionen (AIT, Fraunhofer HHI, IMEC) mit langjähriger Erfahrung in der Überführung von akademischer Grundlagenforschung in die industrielle Anwendung werden mit Quantenforschern mit theoretischem und experimentellem Know-how (Universität Wien, Universität Paderborn, Universität Innsbruck, Technical University of Denmark) zusammenarbeiten.

Das Projekt kann auch auf Expertise in den Bereichen Photonik / Elektronik und Integration / Packaging zurückgreifen (Eindhoven University of Technology, Micro-Photon-Devices, Politecnico Milano, Smart Photonics, Institute of Computer and Communication Systems Athens, VPI Photonics, Cordon Electronics). Die Perspektive der industriellen Endnutzer wird durch den Systemanbieter Mellanox und den Betreiber Cosmote eingebracht. Die Evaluierung im Feld erfolgt in einer Smart-City Testumgebung, die von der Universität Bristol betrieben wird.

„Das Austrian Institute for Technology ist weltweit führend in der Quantenkommunikation. Wir sind stolz, dass wir vom Konsortium als Partner für integrierte Optik ausgewählt wurden und mit unserer Technologieplattform PolyBoard zu der erfolgreichen Evaluierung in dem höchst selektiven Auswahlverfahren der EU beitragen konnten“, sagt Prof. Dr. Martin Schell, Leiter des Fraunhofer HHI.

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