Aktuelles, Experten, Studien - geschrieben von dp am Samstag, Oktober 6, 2012 18:11 - noch keine Kommentare
Abhörsicherer Datenaustausch per Quantenkommunikation angestrebt
Lichtquanten sollen fit für die Datenautobahn werden
[datensicherheit.de, 06.10.2012] Technologien wie Quantenkommunikation oder Quantencomputer eröffnen völlig neue Perspektiven wie prinzipiell abhörsicheren Datenaustausch oder die sekundenschnelle Berechnung komplexer Probleme. Bei diesen Technologien spielen einzelne Lichtteilchen, sogenannte Lichtquanten oder Photonen, eine fundamentale Rolle als Informationsträger. Die Wellenlänge dieser Photonen liegt oft im sichtbaren Spektralbereich – das macht sie für den Versand durch lange Glasfaserkabel ungeeignet.
Physiker der Universität des Saarlandes und der Universität Stuttgart haben nun in einem gemeinsamen Experiment gezeigt, wie man diese Probleme lösen kann, indem sie die Wellenlänge einzelner Photonen mithilfe eines Kristalls gezielt veränderten. Die wissenschaftliche Arbeit wurde jetzt in der renommierten Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.
Bei der Erzeugung von Lichtteilchen mit genau bestimmten Eigenschaften kämpfen Wissenschaftler seit über 30 Jahren mit Herausforderungen. Die Wellenlängen der Photonen, die von den bislang untersuchten Quantensystemen ausgesandt werden, bewegen sich sehr häufig im sichtbaren oder nahinfraroten Spektralbereich zwischen 600 bis 1.000 Nanometer. Diese Lichtteilchen sind für den Transport über längere Glasfaserstrecken ungeeignet, da sie viel zu große Verluste erfahren. Um längere Strecken zu überbrücken, ist es daher zwingend notwendig, dass die Wellenlänge – und damit die „Farbe“ – der Photonen in einem Spektralbereich liegt, bei dem die Absorption in Glasfasern und damit der Informationsverlust möglichst gering ist. Dies sind die sogenannten „Telekom-Wellenlängen“ im Infrarotbereich, die etwa im Bereich einer Wellenlänge von 1.300 Nanometer und 1.550 Nanometer liegen. Mit solchen „Telekom-Photonen“ rückt die Vision der Quantenphysiker eines „Quanten-Internets“, das eines Tages mehrere Quantenrechner miteinander vernetzen kann, einen Schritt weiter an die Realität heran.
Experimenteller Aufbau zur Umwandlung der Wellenlänge von einzelnen Photonen
Wissenschaftler um Christoph Becher, Professor für Experimentalphysik an der Universität des Saarlandes, haben nun gemeinsam mit ihren Kollegen um Professor Peter Michler vom Institut für Halbleiteroptik und Funktionelle Grenzflächen der Universität Stuttgart einen wichtigen Beitrag dazu geleistet, diese Schwierigkeiten zu überwinden. In den Experimenten zu ihrer Arbeit gelang es ihnen, einzelne rote Photonen in Photonen bei einer „Telekom-Wellenlänge“ (1.313 nm) umzuwandeln. Die roten Photonen wurden in einem „künstlichen Atom“, einem sogenannten Halbleiter-Quantenpunkt, erzeugt und zusammen mit einem starken Laserstrahl durch einen speziellen Kristall aus Lithiumniobat geschickt. An dessen Ende treten die Photonen mit veränderter Wellenlänge aus.
Die erreichte Effizienz der Wellenlängenumsetzung lag bei über 30 Prozent, es wird also etwa jedes dritte Lichtquant umgewandelt. Die Forscher konnten erstmals vollständig experimentell nachweisen, dass wichtige, aber gleichzeitig auch sehr fragile Quanteneigenschaften des Lichts bei dieser Wellenlängenkonversion erhalten bleiben. Dies ist fundamental für Anwendungen in der Quanteninformationsverarbeitung. In ihrem Experiment hätten sie gezeigt, was technisch möglich ist, erklärt Professor Becher. Sie könnten aber noch besser werden. Dazu müssten sie die Effizienz weiter steigern und eine Wellenlänge um 1.550 Nanometer wählen. Dies sei der Spektralbereich, bei dem Glasfasern die ultimativ niedrigsten Verluste aufweisen. Daran wollten sie in einem zukünftigen Projekt mit den Stuttgarter Kollegen arbeiten.
Weitere Informationen zum Thema:
Physical Review Letters, 04.10.2012
Visible-to-Telecom Quantum Frequency Conversion of Light from a Single Quantum Emitter / Sebastian Zaske, Andreas Lenhard, Christian A. Keßler, Jan Kettler, Christian Hepp, Carsten Arend, Roland Albrecht, Wolfgang-Michael Schulz, Michael Jetter, Peter Michler, and Christoph Becher
Aktuelles, Experten, Studien - Sep 22, 2023 10:40 - noch keine Kommentare
Internet-Verfügbarkeit: Noch 3 Milliarden Menschen weltweit ohne Zugang
weitere Beiträge in Experten
- Registermodernisierung: Von der Steuer-Identifikationsnummer zur Bund ID
- collect and connect: Veranstaltungsreihe zu Berlins kulturellem Digital-Erbe
- BVSW Cyberherbst 2023 soll Unternehmen helfen, Risiken zu erkennen und sich zu schützen
- KRITIS und Risikomanagement: Hybrid-Veranstaltung am 20. September 2023
- Bundesdatenschutzgesetz: Novelle sieht Datenschutzkonferenz als etabliertes Format an
Branche, Aktuelles, Studien - Sep 21, 2023 12:32 - noch keine Kommentare
Web-Anwendungen laut CyCognito-Studie großes Risiko für Unternehmen
weitere Beiträge in Branche
- Digitalisierung und Vernetzung: IT-Security als Wegbereiter
- Gefahren für Politik und Demokratie: Optimierung von Deepfakes mittels KI
- Muddled Libra wird spektakulärer Cyber-Angriff auf MGM Resorts in Las Vegas zugeschrieben
- Cloud: Rückverlagerung von Daten nimmt an Bedeutung zu
- Cyber-Kriminalität in Deutschland: Für 2023 wieder Schäden im Wert von über 200 Milliarden Euro erwartet
Branche, Umfragen - Dez 21, 2020 21:46 - noch keine Kommentare
Threat Hunting: Bedeutung und Wertschätzung steigt
weitere Beiträge in Service
- Umfrage: 71 Prozent der IT-Entscheidungsträger besorgt über Mehrfachnutzung von Passwörtern
- Fast die Hälfte der Unternehmen ohne geeignete Sicherheitsrichtlinien für Remote-Arbeit
- Umfrage: Bedeutung der Konsolidierung von IT-Sicherheitslösungen
- TeleTrusT-Umfrage: „IT-Sicherheit im Home Office“
- Cybersicherheit: SANS-Studie zu Frauen in Führungspositionen
Kommentieren