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Caterina Cocchi

Christian Schneider

13. Oktober 2022   200/22    Forschung

Zweidimensionale Kristalle sollen einzelne Lichtteilchen nach Bedarf erzeugen

840.000 Euro für zwei Oldenburger Quantentechnologie-Vorhaben

Oldenburg. Lichtquellen für neuartige Quantentechnologien stehen im Mittelpunkt von zwei Forschungsprojekten, die innerhalb des europäischen Forschungsprogramms QuantERA gefördert werden und an denen die Universität Oldenburg beteiligt ist. Das Projekt EQUAISE, koordiniert von der Sapienza Universität Rom, zielt darauf ab, Bauteile zu entwickeln, die einzelne Lichtteilchen mit höchster Effizienz erzeugen. Das Oldenburger Teilvorhaben erhält vom Bundesforschungsministerium (BMBF) rund 490.000 Euro über drei Jahre und wird von Prof. Dr. Christian Schneider und Prof. Dr. Caterina Cocchi vom Institut für Physik geleitet. Schneider ist auch am Projekt tubLAN Q.0 beteiligt. An dem Vorhaben unter Federführung der Technischen Universität Berlin geht es um Quantenkryptographie, also die verschlüsselte Übertragung von Informationen. Das Oldenburger Teilprojekt wird durch das BMBF mit 350.000 Euro gefördert.

Im Vorhaben EQUAISE („Enabling QUAntum Information by Scalability of Engineered quantum materials“) sollen Lichtquellen entstehen, die mit hoher Effizienz einzelne Lichtteilchen abgeben. Dabei konzentriert sich das Forschungsteam auf extrem dünne Halbleiterkristalle, die aus einem Übergangsmetall sowie einem der Elemente Schwefel, Selen oder Tellur bestehen. Die Eigenschaften dieser „zweidimensionalen“ Stoffe hat Schneiders Arbeitsgruppe bereits in mehreren Publikationen beschrieben.  Neben der Technologieentwicklung besteht die Aufgabe der Oldenburger Teams um Schneider und Cocchi darin, diese Lichtquellen noch genauer zu charakterisieren und die geplanten Bauteile theoretisch zu modellieren. Das Konsortium, zu dem auch Forschende des italienischen Nationalen Forschungsrats, der Universität Bremen, der Universität von Oviedo (Spanien), der Technischen Universität Breslau (Polen) sowie des Unternehmens nanoplus Nanosystems and Technologies GmbH in Gerbrunn bei Würzburg gehören, will einen Ansatz finden, um Bauteile zur Marktreife zu bringen, die Informationen in Quantennetzwerken auch über große Entfernungen übermitteln können.

Um den Aufbau eines solchen Netzwerks geht es im zweiten Vorhaben, tubLAN Q.0. Es soll auf dem Campus der Technischen Universität Berlin entstehen. Das Team plant Experimente, bei denen verschlüsselte Informationen abhörsicher zwischen drei Gebäuden transferiert werden. Die für einen dieser „Quantenlinks“ benötigten Quantenlichtquellen wollen die Oldenburger Forschenden um Schneider gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen von der Hochschule Emden/Leer sowie der Friedrich-Schiller-Universität Jena  entwickeln und herstellen sowie in Oldenburg testen, bevor sie in Berlin gemeinschaftlich im Netzwerk betrieben werden. „Unsere zweidimensionalen Quantenemitter sind im Prinzip für die freistrahl-optische Übertragung in der Erdatmosphäre prädestiniert, aber ihr Einsatz in Quantennetzwerken wurde bislang noch nicht erforscht“, berichtet Schneider. Das Projektteam sieht gute Chancen dafür, dass sich die Projektergebnisse wirtschaftlich verwerten lassen und will daher nach Projektende gemeinsam eine Ausgründung prüfen.

Im Programm QuantERA haben sich 39 öffentliche Förderorganisationen aus 31 europäischen Ländern zusammengeschlossen, um exzellente Forschung und Innovationen in Quantentechnologien zu fördern. In der jüngsten Förderrunde waren 39 von 128 eingereichten Anträgen erfolgreich. Das Verbundprojekt tubLAN Q.0 ist zudem Teil der Fördermaßnahme „Lokale Netze zur Quantenkommunikation (Q-LAN)“ des BMBF, das auf die anwendungsorientierte Erforschung und Entwicklung von Technologien zum Aufbau lokaler Quantenkommunikationsnetze zielt, sogenannter Q-LANs.

Weblinks

• uol.de/quantenmaterialien
• uol.de/theoretische-festkoerperphysik
• www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/projekte/tublan-q.0k

Bilder

Quantenlichtquellen, die Photonen einzeln abgeben, werden beispielsweise in Quantennetzwerken benötigt. Abbildung: Universität Oldenburg/AG Quantenmaterialien [Bild herunterladen]