Prof. Dr. Michael Kues, Leiter des Instituts für Photonik an der Leibniz Universität Hannover und Vorstandsmitglied im Exzellenzcluster PhoenixD, hatte das nun bewilligte Forschungsprojekt ePINTOS – Entwicklung integrierter quantenoptischer Systeme zur Erzeugung und Manipulation beantragt. Forschungsziel ist die Entwicklung quantenoptischer Systeme in Form von photonisch integrierten Schaltkreisen, die mit bestehenden optischen Glasfaserleitungen verbunden werden. Dadurch können quantenbasierte Schlüssel über das Internet ausgetauscht werden. Sie garantieren eine sichere Verschlüsselung und damit einen sicheren Datentransfer, den auch leistungsfähigste Quantencomputer nicht dechiffrieren können. „Es ist bereits heute absehbar, dass die aktuell verwendeten Verschlüsselungstechniken und -algorithmen in naher Zukunft nicht mehr sicher sein werden“, sagt Kues, Projektleiter von ePINTOS. „Für den Betrieb kritischer Infrastrukturen wie KrankenhäuserZahlungsverkehre oder Energiesysteme benötigen Unternehmen und Behörden jedoch ein sichere Verschlüsselungstechnologie.“
Laborexperimente erfolgreich – Massenproduktion geplant
In Laborexperimenten wurde der Quantenschlüsselaustausch erfolgreich demonstriert und besitzt ein riesiges Anwendungspotential. „Um die Quantenkryptographie mittelfristig in eine breite Anwendung zu bringen, müssen photonisch integrierte Schaltkreise (engl. photonic integrated circuits, PICs) entwickelt werden, die sich für eine kosteneffiziente Serienproduktion eignen“, sagt Kues. „Ziel ist es, die für die Datenverschlüsselung notwendigen optischen Komponenten auf PICs zu integrieren. Ein entsprechender Prototyp soll im PINTOS-Forschungsverbund geschaffen werden.“
Im Forschungsprojekt ePINTOS werden die integrierten quantenoptischen Systeme konzipiert. Zudem werden die Anforderungen an die einzelnen Komponenten hinsichtlich ihrer quantenoptischen Eigenschaften analysiert. Dies umfasst die Produktion maßgeschneiderter Mikrooptiken zur verlustarmen Lichtkopplung zwischen dem quantenoptischen integrierten Schaltkreis (PIC) und der Glasfaserperipherie.
Additive Fertigung von Mikrooptiken
Die Mikrooptiken werden in ePINTOS durch das innovative Verfahren der 2-Photonen-Polymerisation (2PP) additiv gefertigt. 2PP ist ein Laserdirektschreibverfahren für dreidimensionale Strukturen mit einer hohen Auflösung im Subwellenlängenbereich. Das Verfahren hat sich als vielversprechende Lösung für die integrierte Photonik-Assemblierung erwiesen. „Das 2PP-Verfahren haben wir im Exzellenzcluster PhoenixD erforscht und wollen es nun in ePINTOS im Praxiseinsatz testen“, sagt Kues. Gegenüber konventionellen Herstellungsverfahren versprechen sich die Forscher vom 2PP-Verfahren deutlich höhere Designfreiheit sowie eine geringere Fertigungskomplexität.
Das auf drei Jahre veranschlagte Forschungsprojekt wird von der Europäischen Union über den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und das Land Niedersachsen gefördert. Kues hat die Leitung des Projektes übernommen.
PINTOS-Forschungsverbund besteht aus vier Teilprojekten
Das Forschungsprojekt ePINTOS, das federführend von Michael Kues vom Institut für Photonik der Leibniz Universität Hannover geleitet wird, ist Teil des Innovationsverbundes PINTOS. Dieser Forschungsverbund vereint mehrere Teilprojekte und verschiedene Projektpartner miteinander: cPINTOS – Institut für Halbleitertechnik der Technischen Universität Braunschweig, aPINTOS – Laser Zentrum Hannover e.V. und mPINTOS –Hochschule Hannover. Die Koordination des Verbunds PINTOS liegt in den Händen der Leibniz Universität Hannover.
Industriepartner profitieren von Forschungsergebnissen
Verschiedene Kooperationspartner werden im Forschungsprojekt ePINTOS an den Ergebnissen beteiligt und profitieren dabei bereits während der Projektlaufzeit durch den industrienahen Forschungsansatz. Die gewonnenen Forschungsergebnisse haben ein erhebliches Potential für den industriellen Transfer in die niedersächsische Wirtschaft. Unmittelbar können niedersächsische Unternehmen, die direkt oder indirekt Teil der Wertschöpfungskette bei der Produktion von quantenoptischen Systemen sind, von den Ergebnissen des Innovationsverbundes profitieren.
An einer Kooperation interessierte Unternehmen wenden sich bitte direkt an Prof. Dr. Michael Kues.
