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Wenn ein Lichtteilchen die Kommunikation schützt

Wer schützt unsere Daten? Das Projekt DeLiQuaT an der HTWD Dresden entwickelt Bauteile, die Quantenkommunikation erst möglich machen.
Abhörsicher durch Quantenphysik: Forscher in Sachsen arbeiten an Technologien, die digitale Kommunikation grundlegend sicherer machen sollen. © pixabay/Tung Nguyen
Von: Wissensland
Abhörsichere Kommunikation und leistungsstarke Quantencomputer brauchen eines vor allem: einzelne Lichtteilchen, die sich präzise steuern lassen. Ein sächsisches Forschungsteam aus HTW Dresden, Fraunhofer und zwei Technischen Universitäten arbeitet jetzt daran – mit winzigen Kristallen und hochempfindlichen Detektoren.

Jedes Mal, wenn Sie eine Nachricht verschicken, könnte jemand mitlesen. Quantentechnologie soll Kommunikation praktisch abhörsicher machen. Doch dafür brauchen Forschende ein außergewöhnliches Werkzeug: einzelne Lichtteilchen, die sich gezielt erzeugen und messen lassen. Genau daran arbeitet jetzt ein sächsisches Forschungsteam.

Das Projekt heißt DeLiQuaT und ist jetzt an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTWD) gestartet. Beteiligt sind außerdem das Fraunhofer IIS und das Fraunhofer ENAS sowie die Technischen Universitäten Dresden und Chemnitz. Gemeinsam wollen sie Bauteile entwickeln, die für Quantentechnologien unverzichtbar sind. Diese Technologien nutzen die besonderen Gesetze der Quantenmechanik, also der Physik auf der Ebene kleinster Teilchen, um Informationen abhörsicher zu übertragen oder bestimmte komplexe Berechnungen deutlich schneller als klassische Computer durchzuführen.

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Nano-Kristalle als Lichtfabrik

Quantencomputer, abhörsichere Kommunikation oder ultrasensitive Sensoren haben ein gemeinsames Problem: Sie brauchen Lichtteilchen, die sich exakt kontrollieren lassen. Statt eines Lichtblitzes mit Milliarden Photonen muss genau eines erzeugt werden – im richtigen Moment und am richtigen Ort.

Im Mittelpunkt des Projekts stehen sogenannte Quantum Dots. Das sind winzige Nanokristalle, eingebettet in Halbleiterstrukturen. Sie sind so klein, dass man Millionen davon auf einem Stecknadelkopf unterbringen könnte. Sie können einzelne Lichtteilchen, sogenannte Photonen, gezielt erzeugen. Ergänzt werden sie durch hochempfindliche Detektoren, die nicht nur Licht registrieren, sondern zählen können, wie viele einzelne Photonen eintreffen. Beides zusammen ist eine zentrale technische Grundlage für funktionierende Quantensysteme.

Präzision bis ins kleinste Detail

An der HTWD leitet Professor Kay-Uwe Giering von der Professur für Mikrosystemtechnik das Projekt. Zwei wissenschaftliche Mitarbeitende werden die Forschung in den nächsten zwei Jahren vorantreiben. Sie analysieren statistisch die elektrischen Signale von Einzelphotonendetektoren, um deren Fähigkeit zu verbessern, einzelne Photonen zuverlässig zu unterscheiden. Ihre Ergebnisse fließen direkt in die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IIS in Dresden ein.

Das übergeordnete Ziel ist klar: zuverlässige Lichtquellen entwickeln, sie in echte Quantensysteme einbauen und Wissen bereitstellen, das den Weg von der Forschung in die Praxis erleichtert. Das Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert.

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