Bisher weniger bekannt ist, dass man komplette Rechnungen an einen Quantenserver auslagern kann, ohne Information über die Daten oder die Rechnungen selbst preisgeben zu müssen. Derartige innovative Anwendungen sind das Ziel des Projekts ‚Silizium-Photonik in sicheren Quantennetzwerken – SiSiQ‘.

Digitalisierung und Vernetzung sind die Basis der heutigen Gesellschaft. Mittlerweile werden dabei nicht nur IT-Anwendungen ausgelagert, sondern – Stichwort Internet of Things – auch real existierende Gegenstände vernetzt. Damit ist auch die Frage nach Datensicherheit und Sicherheit der Netzwerke von essenzieller Bedeutung, sowohl aus technischer als auch aus gesellschaftspolitischer Sicht.

Vor diesem Hintergrund hat das Projekt SiSiQ zum Ziel, fundamental neue Konzepte zur sicheren Informationsverarbeitung in Netzwerken zu entwickeln. Im Fokus stehen dabei insbesondere neue Methoden, die sicheres Rechnen, basierend auf den Regeln der Quantenphysik, ermöglichen. Um dies zu erreichen, wollen die Wissenschaftler um Professorin Stefanie Barz vom Institut für Funktionelle Materie und Quantentechnologien der Universität Stuttgart das Beste aus den Welten der Quantenkommunikation und des Quantenrechnens zusammenführen. Ihr Ziel ist es, eine photonische Quantentechnologie zu entwickeln und diese für innovative, neuartige Anwendungen in Quantennetzwerken einzusetzen. Die Forscher werden Methoden zur Übertragung von Information untersuchen und Rechnungen in den Quantennetzwerken durchführen – zunächst zwischen zwei Netzwerkknoten und schließlich zwischen mehreren. Zudem sollen die Möglichkeiten untersucht werden, wie diese Netzwerke ‚gehackt‘ werden können. Ein besonderes Augenmerk gilt neuen Verwertungsmöglichkeiten in der Industrie.

Die Gruppe wird Quantennetzwerke auf Basis photonischer Systeme aufbauen und untersuchen. Photonische Systeme sind hierfür ideal, da Quanteninformation in diesen sowohl gesendet als auch verarbeitet werden kann. „Die wesentlichen Komponenten unserer Netzwerke werden dabei auf photonischer Siliziumtechnologie basieren. Wir werden dazu effiziente Einzelphotonenquellen sowie integrierte Siliziumschaltkreise entwickeln“, erklärt die Koordinatorin des Projekts Stefanie Barz. Die Netzwerke werden dann genutzt, um neue Möglichkeiten zur sicheren Informationsverarbeitung zu erforschen.

Am Projekt SiSiQ werden Promovierende und Postdocs mitarbeiten, aber auch Studierende können im Rahmen von Abschlussarbeiten partizipieren. Das Projekt wird seit 1. September 2018 auf fünf Jahre im Rahmen des Wettbewerbs Quantum Futur mit 3,6 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Das Förderprogramm Quantum Futur, eine Maßnahme im Rahmen der Förderinitiative ‚Photonik Forschung Deutschland‘ des BMBF, soll junge Wissenschaftler dabei unterstützen, den Übergang von Erkenntnissen der Grundlagenforschung in neuartige Anwendungen voranzutreiben.