Quantencomputer könnten bestehende Verschlüsselungen wie RSA und elliptische Kurven gefährden. Eine vielversprechende Alternative ist die Quantenkryptografie, die auf physikalischen Prinzipien basiert: Abhören verändert das Licht und wird dadurch messbar. Zwischen Labor und praxistauglicher Umsetzung bestehen jedoch große Unterschiede.
Forscher der Universität Padua, des Politecnico di Milano und des CNR-Instituts für Photonik und Nanotechnologien zeigen nun, dass sich zentrale Bausteine der Quantenkommunikation vereinfachen lassen. Statt auf komplexe Siliziumchips setzen sie auf Borosilikatglas. Mit einem Femtosekundenlaser lassen sich Wellenleiter dreidimensional direkt ins Glas schreiben, wodurch ein kompakter, stabiler Empfänger für kontinuierliche Quantenverfahren entsteht. Diese Verfahren sind zentral für Quantenschlüsselverteilung (QKD) und Quanten-Zufallszahlengeneratoren (QRNG).
Glas bietet Vorteile gegenüber Silizium: Es ist polarisationsunempfindlich, mechanisch stabil, chemisch inert und erlaubt dreidimensionale Strukturen mit geringen Verlusten. Die lasergeschriebenen Wellenleiter lassen sich einfach an bestehende Netze anschließen. Der entwickelte Heterodyn-Empfänger integriert Strahlteiler, Phasenschieber, Kreuzungen und polarisationsunabhängige Koppler direkt im Glasvolumen. Messungen zeigen niedrige Verluste, hohe Unterdrückung von Störsignalen und stabilen Betrieb über mindestens acht Stunden.
Mit demselben Chip konnten zwei zentrale Quantentechnologien demonstriert werden: ein Quanten-Zufallszahlengenerator mit 42,7 Gbit/s und eine kontinuierliche Quantenschlüsselverteilung über 9,3 km Glasfaser mit 3,2 Mbit/s. Die Arbeit zeigt, dass glasbasierte integrierte Photonik robust, stabil und kostengünstig ist, schnelle Anpassungen erlaubt und kompatibel mit bestehender Glasfasertechnik ist – ein Schritt Richtung praxisnaher Anwendung auch außerhalb des Labors.
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TISAX 6: Umstellung erfolgreich meistern – was Unternehmen tun müssen
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