Die kürzlich ins Leben gerufene EU-Initiative UNIQORN hat sich die Entwicklung von Quantentechnologien für den Massenmarkt zum Ziel gesetzt. Österreichische Forscher nehmen dabei eine wesentliche treibende Rolle ein. [...]
Die kürzlich ins Leben gerufene EU-Initiative UNIQORN hat sich die Entwicklung von Quantentechnologien für den Massenmarkt zum Ziel gesetzt. Systeme für die Quantenkommunikation, welche derzeit meist nur in Laboratorien zu finden sind, sollen zu kompakten, robusten und integrierten Schaltungen miniaturisiert werden. Mit dieser Fokussierung in der EU H2020 Initiative UNIQORN will Europa seine führende Rolle im High-Tech-Forschungsbereich der Quantentechnologie auch im Technologieproduktionsbereich ausbauen. Österreichische Forscher nehmen dabei eine wesentliche treibende Rolle ein.
Quantenkommunikation ist ein wichtiger Eckpfeiler der zweiten Quantenrevolution und ermöglicht ein enormes Potential für informationstheoretische Datensicherheit. Eine praktische Implementierung künftiger Anwendungen erfordert jedoch nicht nur leistungsfähige, sondern auch kompakte und kosteneffiziente Module. Dieses Ziel verfolgt das europäische Horizon-2020 Projekt „UNIQORN – Affordable Quantum Communication for Everyone: Revolutionizing the Quantum Ecosystem from Fabrication to Application“. Die Tätigkeiten des Horizon-2020 Projektes entlang der Wertschöpfungskette von Fertigung bis hin zur praktischen Anwendung von Quantentechnologie sind dabei nicht nur in Hinblick auf Miniaturisierung und Kosteneffizienz, sondern ebenso in Bezug auf Verlässlichkeit und Reproduzierbarkeit ausgelegt. UNIQORN will mit innovativer nutzerorientierter Pionierforschung im Bereich der Quantentechnologie eine zeitnahe Verwertung früher Prototyp-Komponenten und System-on-Chip-Lösungen in einem Wachstumsmarkt mit enormem Potential ermöglichen. Der Kick-off für das Projekt erfolgte im Oktober 2018.
Miniaturisierung
Ziel von UNIQORN ist es, photonische Technologien in der Quantenkommunikation zu nutzen und dafür komplexe Systeme, die derzeit optische Aufbauten in der Größenordnung von Metern benötigen, auf millimetergroßen Chips unterzubringen. Damit können nicht nur Dimension und Kosten deutlich reduziert, sondern auch Verbesserungen in puncto Robustheit und Reproduzierbarkeit erzielt werden.
Geleitet wird das Projekt UNIQORN vom AIT-Quantenexperten Hannes Hübel: „Wir sind überzeugt, dass dieses Projekt die ‘Quantum Divide‘, also die Kluft zwischen Anwendern mit und ohne finanzielle Mittel schließen wird“, so der Forscher. „Durch die Verfügbarkeit kostenoptimierter Quantentechnologien werden nicht nur Regierungen und große Organisationen, sondern auch die Allgemeinheit von den Vorteilen des Quantenzeitalters profitieren.“
„Gequetschtes Licht“
Das auf drei Jahre ausgelegte Projekt UNIQORN 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, die auf etablierten Fertigungsplattformen realisiert werden, ähnlich der Massenfertigung in der Mikroelektronik. Ein wichtiger Schwerpunkt der Forschungsarbeiten liegt auf 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. Bei der Auswahl der eingesetzten optoelektronischen Technologien und Fertigungsprozesse wurde großes Augenmerk auf Kosteneffizienz und Leistungsfähigkeit gelegt, um so dem praktischen Einsatz der Quantentechnologie in naher Zukunft zum Durchbruch zu verhelfen.
Zu diesem Zweck wird UNIQORN einen Bogen von der Fertigung bis zur Anwendung der Quantentechnologie spannen und die entwickelten bahnbrechenden Technologien in neuesten Protokollen wie OTP (One-Time-Programs) und OT (Oblivious Transfer) evaluieren. Eines Tages wird dadurch ein breiterer Anwenderkreis von der Möglichkeit des Quantencomputers profitieren können, ohne in diese teure Technologie investieren zu müssen. Die entwickelten Systeme werden in einer realen Smart-City Umgebung im Zusammenwirken mit unterschiedlichen Telekommunikationsanwendungen getestet.
AIT koordiniert UNIQORN
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 Grundlagenforschung in die Anwendung werden mit Quantenforschern mit theoretischem und experimentellem Knowhow (Universität Wien, Universität Paderborn, Universität Innsbruck, Technical University of Denmark) zusammenarbeiten. Das Projekt kann auch auf Experten in den Bereichen Photonik und Elektronik, Integration und 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 Mobilfunkbetreiber Cosmote eingebracht. Die Evaluierung im Feld erfolgt in der Smart-City-Testumgebung, die von der Universität Bristol betrieben wird.
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