Revolution inden for kvanteforskning: Paderborn-forskere sætter nye standarder!

Revolution inden for kvanteforskning: Paderborn-forskere sætter nye standarder!

Forskere fra Universitetet i Paderborn har gjort banebrydende fremskridt inden for kvanteforskning. I et nyt projekt blev der udviklet et kryogent kredsløb, der bruges til at styre og manipulere lyskvanter (fotoner) meget hurtigere. Denne innovation er ikke kun vigtig for kvanteberegning, men kan også have revolutionerende anvendelser inden for kommunikation og simulering.

Resultaterne af denne forskning blev offentliggjort i fagbladet Optica. Forskere var i stand til aktivt at manipulere lysimpulser bestående af individuelle fotoner, hvilket blev muliggjort ved at bruge en såkaldt "feedforward-operation". Denne metode tillader måling og kontrol af lysstrømmen i realtid, hvilket reducerer tidligere tekniske begrænsninger, der forårsagede tidsforsinkelser i måling, behandling og kontrol markant. Den nye teknologi formår at minimere disse forsinkelser til mindre end en kvart milliardtedel af et sekund.

Tekniske innovationer og samarbejder

Et team ledet af Dr. Frederik Thiele og Niklas Lamberty fra arbejdsgruppen "Mesoscopic Quantum Optics" brugte avancerede superledende detektorer til præcist at måle lyskvanter. Dette elektroniske kredsløb fungerede ved ekstremt lave temperaturer på omkring -270 grader Celsius, hvilket var afgørende for at behandle signalerne uden væsentlig forsinkelse. Det viste sig også, at kredsløbet genererer mindre varme, hvilket har stor betydning for driften i kryostater.

Kombineret under projektnavnet ARCTIC ("Advanced Research on Cryogenic Technologies for Innovative Computing"), har forskningen til formål at etablere en europæisk forsyningskæde for kryogen fotonik og mikroelektronik. Dette projekt involverer omkring 36 europæiske topforskningsinstitutter, industrielle produktionsfaciliteter og applikationspartnere. Sammen arbejder de på udviklingen af ​​skalerbare IKT-mikrosystemer, som er af central betydning for kvantecomputerindustrien.

Perspektiver for kvantekommunikation

Den hurtige og præcise kontrol af fotoner har ikke kun implikationer for kvanteberegning, men åbner også op for lovende perspektiver for kvantekommunikation. Denne teknologi muliggør tryksikker udveksling af nøgler til kodning af sikkerhedsrelevant information. I modsætning til algoritmiske kryptografimetoder er sikkerheden ved kvantekommunikation baseret på de fysiske principper for kvantesammenfiltring og superpositionsprincippet. Fraunhofer IOF, der arbejder med partnere fra industri og erhvervsliv, udvikler grundlaget for kvantekommunikationssystemer og optiske linkteknologier.

Her spiller QuNET-projektet en særlig rolle, hvis formål er at bruge kvantekommunikation i højsikkerhedsnetværk. I projektets første fase gennemføres et nøgleeksperiment, som blandt andet omfatter en teknologidemonstrator, der muliggør en sikker forbindelse mellem to bygninger via en optisk fristråleforbindelse. Denne udvikling kan øge sikkerhedsstandarderne i moderne kommunikation betydeligt.

Fremskridt inden for kryogenik og kvantekommunikation repræsenterer ikke kun en teknisk milepæl, de demonstrerer også de muligheder, der ligger i den næste generation af kvanteprocessorer og IKT-applikationer. Samarbejde mellem forskningsinstitutioner og industri vil være afgørende for fortsat at udvikle disse teknologier og bringe dem i anvendelse.