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Quanten-Schlüsselaustausch mit Gigabit-Datenraten über ein mehrkanaliges vollintegriertes System

Hochintegrierte photonische Chips für die Quantenkommunikation. © Pixel Photonics GmbH

Die stetig wachsenden Datenmengen und der damit einhergehende Bedarf an Datensicherheit stellen die heutige Gesellschaft vor enorme Herausforderungen. Zudem bedroht die rasant fortschreitende Entwicklung von Quantencomputern die Sicherheit heute weitverbreiteter kryptographischer Verfahren.

Einen Lösungsansatz stellt die Quantenschlüsselverteilung (engl. Quantum Key Distribution, QKD) dar. Den praktischen Einsatz von QKD-Technologien limitieren derzeit noch die überbrückbare Entfernung und die geringe Übertragungsrate.

Ziele und Vorgehen

Ziel des Verbundvorhabens QSAMIS ist ein System, welches sich durch eine signifikant erhöhte Übertragungsrate auszeichnet. Die Sendeeinheit des Systems basiert auf hochintegrierten photonischen Chips (PIC); die Empfangseinheit nutzt hochintegrierte supraleitende Dünnschichttechnologie zur Detektion. Letzteres ermöglicht den Aufbau eines Moduls aus mehreren empfindlichen Detektoren, das nicht nur einzelne Signale in kürzester Zeit registriert, sondern auch eine hochparallele Datenübertragung zulässt.

Auf diese Weise sollen Übertragungsraten im Gigabit-Bereich erreicht werden. Beide Module, Sende- und Empfangseinheit, sind jeweils auf einem mobilen 19-Zoll-Rack untergebracht, sodass die Praxistauglichkeit des Systems auf der Glasfaserstrecke des assoziierten Partners getestet werden kann.

Innovation und Perspektiven

Ein ultraschneller Quantenschlüsselaustausch ist eine der Voraussetzungen für kommerziell einsetzbare QKD-Technologien. Die Forschenden leisten somit einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung einer abhörsicheren Kommunikation von der zum Beispiel Betreiber kritischer Infrastrukturen profitieren können, etwa in Behörden, im Gesundheitswesen oder in der Finanzbranche.

Pixel Photonics UG

For many fields of research as well as industry the detection of light quanta at the single-photon level is neccessary. At Pixel Photonics we build scalable high-performance single-photon detectors based on superconducting nanowires. With our unique...more...