Kommerzielle Möglichkeiten für Quanten-Plug-in-Geräte
Übergeordnetes Ziel des EU-finanzierten QWAD-Projekts war die Entwicklung von revolutionären Photonentechnologien sowie diese aus dem Labor in die Praxis zu bringen. Man erreichte das Ziel durch Übernahme des Konzepts der optischen Wellenleiter und die Identifizierung zukunftsweisender Anwendungen auf Grundlage der deutlich gesteigerten Leistungsfähigkeit lasergeschriebener Schaltungen sowie deren Vervollkommnung zwecks Kommerzialisierung. Das Projektteam stellte fest, dass lasergeschriebene Wellenleiter hochintegrierte dreidimensionale Strukturen zur Herstellung von maßgeschneiderten Quantensimulatoren und photonischen Quantencomputerknoten ermöglichen. Diese Miniaturquantengeräte verfügen über ein gewaltiges Potenzial in Bezug auf die Entwicklung innovativer chipbasierter Quantenschlüsselaustausch-Komponenten, welche die Sicherheit von Quantendaten aufwerten würden. Darüber hinaus können die im Rahmen dieses Projekts entwickelten Geräte zu den vorhandenen optischen Kommunikationssystemen hinzugefügt werden, ohne dass teure Upgrades erforderlich sind. Das bedeutet letztlich, dass der angewandten Quantenforschung das Potenzial innewohnt, den kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) Europas von Nutzen zu sein. Sicherere Kommunikation „Ein Bereich, in dem die Quantentechnologien revolutionäre Veränderungen unserer digitalen Welt versprechen, ist die Bereitstellung von mehr Sicherheit in der Kommunikation“, erklärt Projektkoordinator Professor Harald Weinfurter von der Ludwig-Maximilians-Universität München, Deutschland. „Darauf aufbauend vereinfachten wir die optischen Technologiekomponenten und verkleinerten sie stark, um sie in das Innere einer Scheibe zu integrieren, die ähnlich wie ein Streichholz aus Glas aussieht. Dieses Gerät kann dann in konventionelle optische Kommunikationsgeräte eingesteckt werden, um eine sicherere optische Kommunikation zu erzielen.“ Während der Einstiegsmarkt für innovative, von QWAD entwickelte Quantenoptikbauteile für den Moment eher auf Forschungseinrichtungen beschränkt ist, ist Weinfurter überzeugt, dass das Marktpotenzial für nichtlineare optische Systeme und sichere Kommunikationskomponenten nur weiter wachsen kann. Forschungshorizonte erweitern Das QWAD-Projekt hat gleichermaßen die Möglichkeiten für die Quantenforscher erweitert. Erstmalig konnte die Entwicklung von vollständig integrierter Lichtpolarisationstechnologie demonstriert werden, um den Weg zur Realisierung tragbarer, präziser und kostengünstiger kommerzieller Geräte zur Manipulation und Analyse der Lichtpolarisation zu ebnen. „Wesentliches Ziel am Anfang war tatsächlich zu verstehen, wie das Schreiben von Wellenleitern funktioniert, und wie wir sie nutzen können“, erklärt Weinfurter. „Die Technik war da, aber dank der Arbeit unseres Partners Roberto Osellame und seines Teams von CNR-Milano wissen wir jetzt, wie eine Menge von optischen Komponenten als Wellenleiter herzustellen sind. Dieser Durchbruch wird den Forschern die Durchführung von mehr Quanteninformationsverarbeitungs- und Simulationsexperimenten ermöglichen, die momentan laufen.“ Überdies entwickelt CNR-Milano nach Abschluss des QWAD-Projekts Ende 2015 gegenwärtig ein Verfahren zum Schreiben von Wellenleitern in Kristall anstatt von Glas. „Während Glas ein amorph erstarrtes Material ist, das ein wenig wie ein Schwamm aussieht, ist Kristall sehr gut strukturiert - hier ist ein neuer Weg erforderlich, um den Wellenleiter zu erzeugen“, erklärt Weinfurter. „Eine mögliche Anwendung für diese Technologie könnte nach ihrer Fertigstellung die Messtechnik, bei der Quantenzustände des Lichts eingesetzt werden können, um die Genauigkeit weiter zu verbessern, oder, wie es demonstriert wurde, ein Quantenspeicher für Licht sein.“
Schlüsselbegriffe
QWAD, Quanten-Plug-in-Vorrichtungen, Lichtwellenleiter, optischer Wellenleiter, Lichtpolarisationstechnologie, FET, Future and Emerging Technologies, Neue und künftige Technologien
