Eine Quantenkommunikation für alle erreichen
Quantentechnologien haben das Potenzial, unsere Ansätze im Bereich der Informatik, Kommunikation, Messtechnik und Sensorik zu revolutionieren. Es gibt jedoch eine Reihe von Hindernissen, die es zu überwinden gilt, bevor diese Technologie Einzug in unser Alltagsleben erhalten kann. An dieser Stelle kommt das EU-finanzierte Projekt QCALL ins Spiel. „QCALL ist der Überwindung dieser Hindernisse und der einfacheren großflächigen Bereitstellung der Quantenkommunikation gewidmet“, sagt Mohsen Razavi, Professor an der University of Leeds und QCALL-Projektkoordinator. „Daher gaben wir dem Projekt den Namen ,Quantenkommunikation für alle‘!“ QCALL ist Teil der europäischen innovativen Ausbildungsnetzwerke, einer Initiative, die auf die Ausbildung der nächsten Generation kreativer, unternehmerischer und innovativer Nachwuchsforschender ausgerichtet ist.
Wichtige Herausforderungen angehen
Durch die Zusammenführung von 15 promovierten Forschenden machte sich das QCALL-Projekt daran, die wichtigsten Herausforderungen anzugehen, vor denen die Technologien im Bereich der Quantenkommunikation stehen. Eine Gruppe Forschender entwickelte beispielsweise nachweislich sichere Prototypen, die als erste Generation von Quantennetzen in Stadtgebieten fungieren könnten. „Angesichts der Fortschritte der Glasfaserhausanschlusstechnologie werden die meisten Haushalte schon bald direkt mit einem Lichtwellenfasernetz verbunden sein“, erklärt Razavi. „Um dies zu nutzen, haben unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Quantenschlüsselverteilung auf einem Chip demonstriert, und das mit einer nie zuvor verzeichneten Entfernung.“ Eines der obersten Ziele der Quantenkommunikation ist, zwei Netzbenutzern, unabhängig von der Entfernung, den Austausch geheimer Schlüssel zu ermöglichen. Da dies zunächst über ein Netz vertrauenswürdiger Knotenpunkte erreicht wird, fokussierte sich das QCALL-Projekt auch auf die Entwicklung von Langstrecken-Quantennetzen über Satellitenverbindungen und sogenannte Quanten-Repeater-Systeme. Eine dritte Forschungslinie war der Gestaltung neuartiger kryptografischer Primitive und der Dienste, die für die breite Nutzung der Quantenkommunikation erforderlich sind, gewidmet. Ausgehend von den bestehenden Entwicklungen auf dem Gebiet haben die Forschenden von QCALL neue Protokolle und Geräte entwickelt, die für die Implementierung solcher Systeme erforderlich sind.
Die nächste Generation von EU-Forschenden
Laut Razavi ist der Schlüssel für den Erfolg des Projekts das Team junger, ambitionierter Forschender gewesen. „Diese Forschenden haben während des Projekts einen erstaunlichen Wandel durchlebt“, sagt er. „Sie sind jetzt in der Lage, die nächste Generation der Forschung in der EU anzuleiten – das wird das wahre Vermächtnis des QCALL-Projekts sein.“ Da das Projekt im November 2020 abgeschlossen werden soll, sind die Forschenden jetzt damit beschäftigt, ihre Ergebnisse fertigzustellen – ein Zeitplan, der unweigerlich durch die COVID-19-Pandemie beeinflusst wurde. Vor diesem Hintergrund verfolgt das Projekt verschiedene Wege, um die kontinuierliche Forschung im Bereich der Quantenkommunikation zu unterstützen.
Schlüsselbegriffe
QCALL, Quantenkommunikation, Quantentechnologien, Informatik, innovatives Ausbildungsnetz, Quantennetze, Lichtleitfaser
