Intensivierung der Quantenforschung
Anwendungen der Quantentechnologie
Quanteneffekte sind bereits Teil unseres Alltags. Moderne Smartphones beispielsweise enthalten Milliarden von Transistoren, die die quantenmechanischen Eigenschaften von Halbleitern nutzen, um Ströme und Spannungen zu steuern. Eine solche Ausnutzung natürlicher Quanteneffekte können wir als die erste Generation der Quantentechnologie einordnen. Bei der zweiten Generation, die nun im Mittelpunkt des Interesses steht, geht es dagegen um die Erzeugung und Steuerung einzelner Quantenzustände.
Mit unserem einzigartigen Know-how in der HF-Technik und unseren hochleistungsfähigen Messgeräten leisten auch wir einen Beitrag zum Fortschritt der Quarkforschung. Im Juli 2021 konnten wir darüber hinaus Zurich Instruments in die Rohde & Schwarz Firmengruppe aufnehmen. Zurich Instruments verfügt über ein breites Sortiment quantentechnologischer Lösungen, die das Messtechnik-Portfolio von Rohde & Schwarz ideal ergänzen.
Vor allem drei Teilgebiete der Quantentechnologie sind derzeit von Bedeutung:
- Quantencomputing
- Quantenkommunikation
- Quantensensorik
Insbesondere dem Quantencomputing kommt eine Schlüsselrolle zu. Gegenüber konventionellen Systemen, die Binärcode verwenden und Daten sequenziell verarbeiten, ermöglichen Quantencomputer (QC) kürzere Rechenzeiten durch parallele Verarbeitung. Bestimmte komplexe Probleme, die für konventionelle Computer kaum lösbar sind, da der Rechenaufwand zu groß wäre, werden durch diesen sogenannten Quantenvorteil handhabbar. Quantencomputer könnten in Zukunft auch diejenigen Verschlüsselungsverfahren, die mit öffentlichen Schlüsseln arbeiten, obsolet machen. Forschung zu entsprechenden Angriffsszenarien steht daher auf der Agenda.
An dieser Stelle kommt die Quantenkommunikation ins Spiel. Die Quantum Key Distribution (QKD) ist ein kryptographisches Verfahren, um einen geheimen Verschlüsselungsschlüssel über einen öffentlichen Kanal zwischen zwei Parteien auszutauschen. Jeder Abhörversuch stört den Quantenzustand und alarmiert so die kommunizierenden Parteien.Im Gegensatz zum Quantencomputing steht das QKD-Verfahren kurz vor seiner Verwirklichung. Rohde & Schwarz und Zurich Instruments sind aktiv in diesen Prozess eingebunden und beteiligen sich an Projekten wie OpenQKD, um quantensichere Lösungen in bestehende Systeme zu integrieren.
Die Sensorik ist eine weitere wichtige Anwendung der Quantentechnologie. Quantensensorik bietet großes Potenzial für hochpräzises Radar, das kleine, sich langsam bewegende Objekte wie Drohnen erkennen kann – eine Aufgabe, mit der herkömmliche Radartechnologien zu kämpfen haben. Rohde & Schwarz hat das Projekt Sensors and Timing des UK Quantum Technology Hub bei der Bewertung von Quantenuhren für genau diesen Zweck unterstützt. Wir sind weiterhin an dem Projekt Quarate (Quantum Radar Team) beteiligt, das Quantenradar bei Mikrowellenfrequenzen erforscht.
