Dr. Tim Schröder, Wissenschaftler am Institut für Physik der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) und am Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), hat einen ERC Starting Grant eingeworben und wird für fünf Jahre mit 1,5 Millionen Euro gefördert. Während in weiten Teilen Deutschlands schnelles Internet noch auf dem Wunschzettel steht, forscht Dr. Schröder mit dem Projekt QUERP „Quantum Repeater Architectures Based on Quantum Memories and Photonic Encoding” bereits an der nächsten Generation schneller, sicherer und zukunftskompatibler Kommunikation an der Schnittstelle von integrierter Quantenoptik, -kommunikation und neuen Materialsystemen – auf dem Weg zum Quanteninternet.
Eine wesentliche Voraussetzung für Quantenkommunikation und -technologie ist die Übertragung von Quanteninformationen über weite Entfernungen – was kein leichtes Unterfangen ist und einen Quanten-Repeater erfordert, einen „Quantenverstärker“ – analog zu klassischen Signalverstärkern, die heutzutage in der Telekommunikation eingesetzt werden, um Informationen über weite Entfernungen zu versenden. Nur mit Quanten-verstärkern können weitreichende und stabile Netzwerke realisiert werden, die sowohl absolut sichere, klassische Kommunikation als auch die Verbindung von zukünftigen Quantencomputern ermöglichen.
Die Quantentechnologie greift dabei auf einen Trick zurück – mithilfe von Verschränkung werden Signale „verstärkt“ und somit über weite Entfernungen gesendet. Im verschränkten Zustand interagieren beispielsweise Photonen so miteinander, dass sich jede Zustands-änderung des einen unmittelbar auf das andere auswirkt – unabhängig von der Entfernung. Albert Einstein bezeichnete dieses Phänomen zu seiner Zeit als „spukhafte Fernwirkung“. Allerdings sind bisherige Technologien sowohl in der Reichweite als auch in der Signalrate limitiert.
Das Projekt QUREP entwickelt nicht nur bestehende Konzepte weiter, sondern erforscht zugleich neue Technologien. Dr. Schröder versucht, komplementäre Technologien aus der Quantenkommunikation miteinander zu verbinden. In einem hybriden Quanten-Repeater-Modul sollen zwei unterschiedliche Konzepte, wie etwa Quantenspeicher in Zinn-Defektzentren in Diamant, die gegenwärtig als einer der vielversprechendsten Quanten-speicher gelten und photonische Cluster-Zustände zusammengeführt werden.
Werdegang
Nach seiner Promotion an der HU und Stationen als Postdoc und Assistenzprofessor am Massachusetts Institute of Technology (MIT, Cambridge, USA) sowie am Niels Bohr Institut (NBI, Kopenhagen, Dänemark), leitet Dr. Schröder an der HU die vom BMBF geförderte Gruppe Integrierte Quantenphotonik (IQP). Am FBH verantwortet er zudem das Joint Lab Diamond Nanophotonics, das auf existierenden Arbeiten mit Defektzentren in Diamant und den etablierten Halbleiter-Fertigungsprozessen des FBH aufbaut.
