Am 22. Januar 2025 eröffnete das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine neue Testeinrichtung für Glasfaser, die darauf abzielt, die sichere Kommunikation durch quantenbasierte Schlüsselverteilung zu verbessern. Diese Einrichtung ist entscheidend für die Entwicklung eines Quanten-Netzwerks, das Quantencomputer miteinander verbinden wird, und stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Quantenkommunikationstechnologie dar.
Die Einrichtung erstreckt sich über 20 Kilometer und verbindet spezialisierte Labore, die mit hochmodernen ultrakohärenten Lasern und Kryostaten ausgestattet sind. Der Kern des Glasfaserkabels ist bemerkenswert dünn und misst nur 9 Mikrometer im Durchmesser, was dem Bruchteil der Dicke eines menschlichen Haares entspricht.
Oliver Kraft, Vizepräsident für Forschung am KIT, betonte die strategische Bedeutung der Quantenkommunikation und erklärte: "Mit der fertiggestellten Testeinrichtung bietet das KIT seinen Forschern wichtige Infrastruktur, um die Möglichkeiten der Quantenphysik zu erkunden." Diese Initiative zielt darauf ab, die Forschung und Entwicklung in der Quanten-Netzwerktechnologie mit praktischen Anwendungen voranzutreiben.
Professor David Hunger, der das Projekt am KIT leitet, stellte fest, dass die Einrichtung als Plattform zur Verbesserung der quantenbasierten Schlüsselverteilung und deren Integration in klassische Kommunikationssysteme dient. Die Forscher konzentrieren sich darauf, neue Übertragungsprotokolle zu entwickeln, um die Effizienz der Quantenkryptografie zu steigern, und arbeiten mit KEEQuant, einem Start-up für Quantenkommunikation, zusammen. Zudem erforschen sie den Einsatz von molekularen quantenemittierenden Materialien zur Erzeugung ultrapurer Quantenlichtstrahlung, um die Übertragungsraten erheblich zu steigern.
Zusätzlich planen die Forscher den Aufbau eines Quanten-Netzwerks, das als Grundlage für das Quanteninternet der Zukunft dienen wird. Sie werden untersuchen, wie man Quanteninformationen in speziellen Quanten-Speichern speichert und die Quantenverschränkung zwischen diesen Speichern erreicht, um die Implementierung von Quantenrepeatern für die Übertragung von Quanteninformationen über große Entfernungen zu ermöglichen.
Dieses Projekt ist ein wesentlicher Bestandteil der Chem4Quant Cluster of Excellence-Initiative, die eine Zusammenarbeit mit der Universität Ulm und der Universität Stuttgart umfasst, um Materialien für zukünftige Quantentechnologien zu entwerfen. Es spielt auch eine wichtige Rolle in der Forschung zu Quantenrepeatern im Rahmen des Quantenrepeater.Net-Projekts, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung Deutschlands unterstützt wird, sowie im QuantumBW Innovationscampus.