Mit EU-Fördermillionen

In Innsbruck entsteht Prototyp für Quanteninternet

Das Innsbrucker Forschungsteam: Pascal Wintermeyer, Josef Schupp, Moming Jia, Juris Ulmanis (hinten v.l.) und Thomas Monz, Tracy Northup, Ben Lanyon (vorne v.l.)(Bild: UniversitŠt Innsbruck)

An der Universität Innsbruck entsteht ein Prototyp für das zukünftige Quanteninternet, das Quantenprozessoren über mehrere hundert Kilometer miteinander verbinden wird. Dafür erhalten die heimischen Quantenforscher und -forscherinnen insgesamt 5,4 Millionen Euro von der EU. Das Projekt wird von der Universität Innsbruck und dem Spin-off AQT im Rahmen der Quantum Internet Alliance (QIA) durchgeführt, einem Konsortium aus über 50 europäischen Forschungspartnern.

Die Quantum Internet Alliance (QIA) hat von der Europäischen Kommission neue Fördermittel in Höhe von insgesamt 47,5 Millionen Euro erhalten, um ihre Arbeit an einem vollwertigen Quanteninternet-Prototyp voranzutreiben und diesen für den Einsatz in der Praxis vorzubereiten. Der Prototyp wird an der Universität Innsbruck realisiert, und 5,4 Millionen Euro dieser Fördermittel gehen an die Innsbrucker Forscher für ihre Beiträge zum Projekt. Grundlage für Quantennetzwerke sind Quantenprozessoren, die über Glasfaserleitungen mittels Lichtteilchen miteinander verbunden werden und abhörsichere Kommunikation, verteiltes Quantencomputing und hochpräzise Zeitmessung ermöglichen.

„Aufbauend auf dem Innsbrucker Know-how werden wir zwei Netzwerke mit Ionenfallen-Quantencomputern im Großstadt-Maßstab über eine Entfernung von mehreren hundert Kilometern miteinander verbinden“, sagt Tracy Northup vom Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck. „Zunächst bestehen die Netzwerkverbindungen aus Glasfaserleitungen in unseren Labors, doch in Zukunft könnten diese Leitungen eine ganze Stadt vernetzen oder entfernte Städte miteinander verbinden“, fügt Ben Lanyon, ebenfalls vom Institut für Experimentalphysik, hinzu. Die beiden Netzwerke im Großstadtmaßstab werden drei Ionenfallen-Quantencomputer umfassen. Die Übertragung zwischen den beiden Netzwerken über Glasfaser, die sich über Hunderte von Kilometern erstrecken wird, wird durch sogenannte Quanten-Repeater ermöglicht, deren Hardware von Projektpartnern in Barcelona geliefert wird.

Die Forschungsgruppen um Lanyon und Northup entwickeln in enger Zusammenarbeit mit dem Innsbrucker Spin-off-Unternehmen AQT die Hardware für die Ionenfallen-Quantencomputer. Anschließend wird die Hardware aus Innsbruck - zusammen mit der Hardware anderer Projektpartner und der dazugehörigen Netzwerksteuerungssoftware – in den Innsbrucker Labors zusammengefügt, um den Prototyp fertigzustellen. Abschließend wird das Prototyp-Netzwerk in unterschiedlichen Testszenarien auf seine Funktionsfähigkeit hin geprüft.

Jahrelange Entwicklungsarbeit
In den letzten Jahren hat das internationale QIA-Team eine europäische Plattform für die Entwicklung des Quanteninternets geschaffen, indem es die Forschung in den Bereichen Hardware, Software und Netzwerke zusammengeführt und damit die technologischen Grundlagen für einen Prototyp eines Quantennetzwerks gelegt hat. In den nächsten 3,5 Jahren wird QIA nun, diese Technologien zu einem vollständigen, programmierbaren Quantennetzwerk-Prototypen kombinieren, der in der Lage ist, Quantennetzwerk-Anwendungen auszuführen. Ein wichtiger Meilenstein wird der Nachweis sein, wie zwei Quantennetzwerke im Großstadtmaßstab über Lichtwellenleiter mittels Quanten-Repeatern verbunden werden können – ein entscheidender Schritt in Richtung groß angelegter Quantenkommunikation.

„In den vergangenen Jahren haben wir die zentralen Bausteine eines Quanteninternets entwickelt. Unsere Aufgabe in dieser nächsten Phase besteht darin, diese Komponenten in einen Full-Stack-Prototypen für ein Quanteninternet zu integrieren. Europa steht weltweit an der Spitze der Quanteninternet-Technologien, und dieser Prototyp könnte der weltweit erste seiner Art werden“, sagte QIA-Direktorin Stephanie Wehner.

Über die Quantum Internet Alliance
Die European Quantum Internet Alliance (QIA) ist ein Zusammenschluss von über 50 führenden Institutionen, darunter akademische Einrichtungen, Telekommunikationsbetreiber, Systemintegratoren und Quantentechnologie-Start-ups aus zwölf EU-Ländern unter der Leitung der TU Delft. Gemeinsames Ziel ist der Aufbau eines globalen Quanteninternets „Made in Europe“. Durch die Bündelung der Kräfte des vielfältigen, interdisziplinären Teams treibt QIA den Aufbau einer europäischen Plattform für die Entwicklung des Quanteninternets voran.