Die Quantenkommunikation mit kontinuierlichen Variablen (CV) umgeht die Notwendigkeit einer Photodetektion im Geiger-Modus mittels kohärenten optischen Empfangs von stark gedämpften kohärenten Zuständen. Die Quantenschlüsselverteilung mit kontinuierlichen Variablen (CV-QKD) als repräsentative Anwendung der Quantenkommunikation nutzt die Heisenbergsche Unschärfe von kohärenten Quantenzuständen zur sicheren Generierung von Zufallsschlüsseln zwischen zwei Endknoten. Obwohl der Einsatz von kohärentem Empfang den Systemintegratoren zugutekommt und technologische Überschneidungen mit der in Tele- und Datenkommunikation eingesetzten Optoelektronik bringt, sind für den CV-Signalempfang maßgeschneiderte optoelektronische Komponenten erforderlich. Darüber hinaus müssen die aktuellen Empfangsmethoden dringend vereinfacht werden, um CV-basierte Quantenkommunikation zu einem zentralen Baustein im dynamischen Ökosystem für künftige Quanteninfrastrukturen zu machen.
Das Gemeinschaftsprojekt EQUINOX stellt sich diesen beiden Herausforderungen. Im multidisziplinären Sondierungsprojekt werden rauscharme optoelektronische Schaltungen für CV-Anwendungen entwickelt. Ziel ist ein Vorentwurf für rauscharme Transimpedanzverstärker für 250-MHz und 1-GHz Quantenempfänger in CV-QKD Anwendungen mit großer Reichweite und die monolithische Kointegration von symmetrischen Photodetektoren für sichtbares Licht auf demselben Empfängerchip. Im Projekt sollen neue Wege gefunden werden, um in aktuellen CV-QKD Systemen auf technologisch komplexe Komponenten wie etwa Polarisationsregler verzichten zu können, einschließlich experimentellem Nachweis eines CV-QKD Systems mit digitalem Polarisationsmanagement. Damit geht EQUINOX über Verbesserungen auf Komponentenebene hinaus und soll CV-QKD durch Reduktion der Systemkomplexität potenziell auch in kostensensibleren Anwendungen verfügbar machen.
Start: 01.05.2021
Ende: 30.04.2022
Ziele:
- Nachweis der Machbarkeit eines rauscharmen CV-Empfängers in der GHz-Klasse
- Nachweis einer vereinfachten CV-QKD – Verzicht auf technologisch komplexe Komponenten – Machbarkeit
