Quantentechnologie

Zu den verblüffendsten Gesetzen der Quantenphysik gehört es, dass Elementarteilchen durch Überlagerung mehrere Zustände gleichzeitig einnehmen können und zwei miteinander verschränkte Teilchen auch bei räumlicher Trennung  stets die zueinander exakt komplementäre Information tragen. Die Quantentechnologie kann diese Phänomene kontrollieren - und damit nutzbar machen.

So können Qubits in Quantencomputern durch Überlagerung nicht nur die Werte 0 und 1 sondern jede Kombination beider Werte einnehmen. Jedes weitere Qubit verdoppelt die Rechenleistung. Dadurch sind diese Computer anspruchsvollsten Rechenaufgaben gewachsen. Teils basieren sie direkt auf Photonik, teils ist der Laser als masse- und berührungsloses Hochpräzisionswerkzeug in der Komponentenfertigung unverzichtbar. Das Fraunhofer ILT wirkt in Entwicklungsprojekten auf verschiedenen technologischen Pfaden hin zum Quantencomputing mit.

Die Quantenkommunikation nutzt verschränkte Quanten für eine absolut sichere, von außen nicht manipulierbare Datenübertragung. Diese ist mit Lasertechnik des Fraunhofer ILT bereits über ein Glasfasernetz zwischen Knoten in Den Haag und Delft gelungen. Aktuell entsteht in Aachen ein weiterer Knoten dieses Quanteninternets.

Verschränkung eröffnet auch in Imaging, Sensorik und Messtechnik neue Möglichkeiten. So liefert die Quanten-Optische Coherence Tomographie (OCT) präzise Einblicke in Körpergewebe oder Keramiken. Mithilfe von Lasern und nichtlinearer Optik werden dafür Photonen verschiedener Wellenlängen verschränkt. Die Messung eines Photons reicht, um den Zustand des zweiten zu kennen. Das ermöglicht den Einsatz optimaler Wellenlängen für die jeweiligen Anwendungen. Das Fraunhofer ILT hat diese Zukunftsfelder im Fokus und liefert Know-how für Forschungs- und Entwicklungsprojekte mit diversen Industrie- und Forschungspartnern.