Ziele
Das Erzielen einer quantenphysikalischen Ende-zu Ende-Sicherheit in der Kommunikation sowie die sichere Verknüpfung von Quantencomputern zählen zu den wichtigsten längerfristigen Zielen der Entwicklung von Quantentechnologien in Deutschland. Diese Sicherheit kann nur durch den Einsatz von Quantenrepeatern realisiert werden. Ein wichtiges Ziel von QR.N ist es, grundlegende Funktionalitäten von Quantenrepeatern auf Teststrecken außerhalb geschützter Laborumgebungen zu demonstrieren.
Zu den Hauptzielen von QR.N gehört die Demonstration von Quantenrepeater-Strecken zwischen zwei Endpunkten, die mindestens einen Zwischenknoten umfassen. Neben der Weiterentwicklung und Optimierung der erforderlichen Basiskomponenten für Quantenknoten soll die Übertragung von Quantenzuständen in Quantennetzwerken auf Faserteststrecken außerhalb des Labors entscheidend vorangetrieben werden. Dazu werden bestehende Teststrecken um Zwischenknoten erweitert, an denen Quantenspeicher und Gatteroperationen realisiert werden, um einen Quantenvorteil bei der Übertragung zu erzielen und Fehlerkorrekturmechanismen für leistungsstärkere Quantenrepeater-Protokolle zu implementieren.
Ein weiteres zentrales Ziel ist die Demonstration der Verknüpfung lokaler elementarer Quantenprozessoren durch photonische Quantenzustände. Außerdem sollen parallele Quantenkanäle für die Demonstration von Multiplexing eingerichtet werden. Darüber hinaus wird die Entwicklung und experimentelle Demonstration von Protokollen für verschränkungsunterstützte klassische Kommunikation vorangetrieben, ebenso wie die Demonstration von Schnittstellen zwischen elementaren Quantenrechnern durch verschränkungsbasierte Übertragung von Quantenzuständen adressiert wird.
Zu den Hauptzielen von QR.N gehört die Demonstration von Quantenrepeater-Strecken zwischen zwei Endpunkten, die mindestens einen Zwischenknoten umfassen. Neben der Weiterentwicklung und Optimierung der erforderlichen Basiskomponenten für Quantenknoten soll die Übertragung von Quantenzuständen in Quantennetzwerken auf Faserteststrecken außerhalb des Labors entscheidend vorangetrieben werden. Dazu werden bestehende Teststrecken um Zwischenknoten erweitert, an denen Quantenspeicher und Gatteroperationen realisiert werden, um einen Quantenvorteil bei der Übertragung zu erzielen und Fehlerkorrekturmechanismen für leistungsstärkere Quantenrepeater-Protokolle zu implementieren.
Zu den Hauptzielen von QR.N gehört die Demonstration von Quantenrepeater-Strecken
zwischen zwei Endpunkten, die mindestens einen Zwischenknoten umfassen.
Neben der Weiterentwicklung und Optimierung der erforderlichen Basiskomponenten
für Quantenknoten soll die Übertragung von Quantenzuständen in Quantennetzwerken
auf Faserteststrecken außerhalb des Labors entscheidend vorangetrieben werden.
Dazu werden bestehende Teststrecken um Zwischenknoten erweitert, an denen
Quantenspeicher und Gatteroperationen realisiert werden, um einen Quantenvorteil
bei der Übertragung zu erzielen und Fehlerkorrekturmechanismen für leistungsstärkere
Quantenrepeater-Protokolle zu implementieren.
Ein weiteres zentrales Ziel ist die Demonstration der Verknüpfung lokaler elementarer
Quantenprozessoren durch photonische Quantenzustände. Außerdem sollen parallele
Quantenkanäle für die Demonstration von Multiplexing eingerichtet werden.
Darüber hinaus wird die Entwicklung und experimentelle Demonstration von Protokollen
für verschränkungsunterstützte klassische Kommunikation vorangetrieben, ebenso wie die
Demonstration von Schnittstellen zwischen elementaren Quantenrechnern durch
verschränkungsbasierte Übertragung von Quantenzuständen adressiert wird.
Im Rahmen des Projekts wird die Erforschung aller bereits in QR.X untersuchten
Hardware-Plattformen (Atome & Ionen, Halbleiter-Quantenpunkte, Farbzentren in Diamant)
weiter vorangetrieben und um neue Systeme für Quantenspeicher ergänzt, wie etwa
Selten-Erd-Ionen-Speicher bei Telekom-Wellenlängen. Plattformübergreifende Methoden
und Protokolle, die durch die Theorie-Plattform entwickelt werden, sowie die Kombination
verschiedener Hardware-Plattformen zu hybriden Systemen sollen im Laufe des
Projektzeitraums zur Entwicklung von hardwareunabhängigen Quantenknoten führen.
Die dafür nötigen Entwicklungsschritte sind in acht Arbeitspakete unterteilt, die während der Projektlaufzeit
schrittweise umgesetzt, miteinander verzahnt und regelmäßig evaluiert werden. Diese sind:
