Quantennetzwerke, bestehend aus Quantenservern und Nutzern
Beschreibung
Sicherheit in einer vernetzten Welt durch Quantenphänomene erhöhen
Informationen sind die Basis unserer heutigen Gesellschaft. Das Speichern und Bearbeiten von Daten auf zentralen Servern, Cloud-Computing, ist dabei von großer Relevanz. Mittlerweile lagert man nicht nur IT-Anwendungen aus, sondern vernetzt im Internet of Things auch reale Gegenstände.
Mit zunehmender Vernetzung wird allerdings die Frage der Sicherheit von Daten und Netzwerken immer wichtiger – technisch wie gesellschaftspolitisch.
Quantennetzwerke haben diesbezüglich einen prinzipbedingten Vorteil. Die Phänomene der Quantenphysik erlauben es, Rechnungen an einen Quanten-Server auszulagern, ohne dass dieser etwas über die Daten oder über die Rechnungen selbst herausfinden kann.
Quantenkommunikation und Quantencomputer in einem Netzwerk
Um tatsächlich Quantennetzwerke zu nutzen, gilt es allerdings, noch eine Fülle an wissenschaftlichen und technologischen Herausforderungen zu bewältigen. In dem Projekt SisiQ wird deshalb eine Arbeitsgruppe aufgebaut, die sich diesen Fragestellungen widmet.
Die wesentlichen Komponenten heutiger und zukünftiger Netzwerke beruhen auf photonischen Komponenten – Bauelementen, die mit Licht arbeiten. Das Projekt hat deshalb das Ziel, photonische Quantentechnologie zu erforschen und diese für innovative, neuartige Anwendungen in Quantennetzwerken einzusetzen.
Photonische Systeme sind ideal für den Aufbau von Quantennetzwerken, denn mit ihnen lässt sich in einem physikalischen System Quanteninformation sowohl senden als auch verarbeiten. Für die technologische Ausgestaltung werden deshalb effiziente Einzelphotonenquellen sowie integrierte Silizium-Schaltkreise erforscht.
Die Netzwerke ermöglichen neue Möglichkeiten zur sicheren Informationsverarbeitung. Dabei werden zunächst Methoden zur Übertragung von Informationen untersucht. Anschließend werden Rechnungen in den Quantennetzwerken durchgeführt – zunächst zwischen zwei Parteien und schließlich zwischen mehreren. Final werden Möglichkeiten untersucht, wie diese Netzwerke „gehackt“ werden können, um Vermeidungsstrategien zu entwickeln.
Die sehr grundlegenden Arbeiten rund um das Thema Quantennetzwerke liefern einen großen Beitrag zur konkreten, technischen Realisierung. Weiterhin liefern die Versuche zur Informationsübertragung und -verarbeitung wichtige Erkenntnisse für spätere Einsatzmöglichkeiten. Anwendungsfelder wie der Schutz kritischer Infrastruktur oder auch sicherer Handel können durch die Arbeiten identifiziert und differenziert bewertet werden.
