Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) möchte die Anwendung von Quantentechnologien in der Informationstechnik vorantreiben. Dazu hat es jetzt rund 13 Millionen Euro für insgesamt vier Verbundprojekte zur Verfügung gestellt. Mit rund 1,3 Millionen Euro fließt ein Zehntel der Fördersumme an drei Physik-Institute der Universität Stuttgart. Die Forscher wollen quantenphysikalische Effekte nutzen, um die Begrenzung der Übertragungsreichweite von abhörsicheren Nachrichten von heute etwa 100 Kilometern zu überwinden.
Schon in den letzten Jahren sind Quanteneffekte in der klassischen
Informationstechnologie immer wichtiger geworden. Ursache hierfür sind die immer kleineren
Abmessungen der elektrischen Bausteine, die mit Milliardstel Metern in den Bereich von atomaren
Strukturen vordringen. Heutige Chip-Technologien nutzen momentan jedoch immer nur die beiden
klassischen Bitzustände 0 und 1. „Nun scheint die Zeit reif, ein faszinierendes Phänomen aus der
Quantenwelt für Anwendungen in der Informationsübertragung einzusetzen“, erklärt Prof. Tilman Pfau
vom 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart. „Dort gibt es nämlich die Möglichkeit,
die Zustände zu überlagern: Ein Bit ist in der Quantenwelt nicht nur entweder an (Zustand 1) oder
aus (Zustand 0) sondern gleichzeitig zu einem gewissen Teil im Zustand 0 und zu einem anderen Teil
im Zustand 1.“ Mit diesen „Überlagerungszuständen“ könnten sich zum Beispiel Nachrichten
abhörsicher übertragen oder Messgenauigkeiten weiter steigern lassen.
Das Ziel der Wissenschaftler ist die Entwicklung eines Quantenrepeaters, der die Übertragung
abhörsicherer Nachrichten über große Entfernungen ermöglicht. Dieser Thematik werden sich vier
Forschungsverbünde mit unterschiedlichen Ansätzen nähern. Innerhalb des 15 Projekte umfassenden
Verbunds QuOReP (Quantenoptische Repeater-Plattform) untersucht die Forschergruppe von Prof. Pfau
vom 5. Physikalischen Institut der Uni Stuttgart Rydberg-Anregungen in atomaren Gasen und die
Gruppe von Prof. Jörg Wrachtrup vom 3. Physikalischen Institut der Uni Stuttgart künstliche Atome,
die auf Fehlstellen in Diamanten basieren. Im Rahmen des Forschungsverbunds QuaHLRep
(Quanten-Halbleiter-Repeaterplattformen) befasst sich eine Gruppe um Prof. Peter Michler vom
Institut für Halbleiteroptik und Funktionelle Grenzflächen der Uni Stuttgart mit Quantenpunkten auf
Halbleiterbasis. Dabei arbeiten die Stuttgarter Physiker eng mit Wissenschaftlern der Universität
Ulm zusammen, mit denen sie auch einen gemeinsamen Clusterantrag im Rahmen der Exzellenzinitiative
gestellt haben.
Weitere Förderbereiche sind die Verbünde QUIMP (Quanteninterface zwischen optischen- und
Mikrowellenphotonen) und IQuRe (Informationstheorie des Quantenrepeaters).
Weitere Informationen:
Prof. Tilman Pfau, 5. Physikalisches Institut, Tel. 0711/685-64820, e-mail:
t.pfau@physik.uni-stuttgart.de
Prof. Jörg Wrachtrup, 3. Physikalische Institut, Tel. 0711/685-65278 , e-mail:
wrachtrup@physik.uni-stuttgart.de
Prof. Peter Michler, Institut für Halbleiteroptik und Funktionelle Grenzflächen, Tel.
0711/685-63871, e-mail:
p.michler@ihfg.uni-stuttgart.de .