随着数字化的不断发展，找到提高敏感信息交换安全性的方法变得越来越重要。为实现这一目标而提出的主要方法之一是基于量子物理定律原理的量子通信网络，它将确保不可能发生未被发现的窃听。开发此类系统是联合研究项目QuantumRepeater.Link(QR.X)的目标。该项目将在未来三年内从德国联邦教育和研究部(BMBF)获得约3500万欧元的总资金。该项目由萨尔兰大学的Christoph Becher教授协调。美因茨约翰内斯古腾堡大学(JGU)正在通过贡献一个子项目参与合作。

使用光纤网络提供更远距离的量子通信

不断增长的计算能力和量子计算机的可用性预期意味着当前的加密技术可能会变得脆弱。假设量子计算机是专门为密码破解而编程的，它可以很容易地使用标准协议窥探普通计算机的秘密。但是，如果以光粒子(即所谓的光子)的形式交换加密密钥，则物理定律保证了来自黑客的任何企图都会被发现。萨尔兰大学实验物理学教授兼量子光学小组负责人Christoph Beche教授强调说：“如果量子通信要成为一种可行的未来技术，我们需要确保它也能在覆盖更大区域的长程光纤网络上可靠的运行。”

Becher正在协调一个由来自科学和工业领域的43个合作伙伴组成的协会，以应对最大的技术挑战之一：开发量子中继器及其将它与现有光纤网络集成。由于不可避免的链路限制意味着量子通信目前仅限于几百公里的距离。像传统的光纤通信方法那样，通过信号放大来克服这些限制是不可能的。相反，量子中继器使用量子过程将信息分解成更小的链接片段，从而实现更远距离的通信。

计划在受保护的实验室环境之外进行现场测试

QuantumRepeater.Link网络基于Q.Link.X项目，在该项目中，研究人员能够生产量子中继器的重要基本组件。在新项目中，这些组件将被优化并集成到实验室环境之外受保护的光纤测试网络中。其主要目标是证明基本量子中继器系统可以在长达100公里的距离内成功运行。将酌情测试和开发基于使用一系列合适材料的各种有前途的方法。该网络希望克服技术障碍，使量子中继器的批量生产在未来成为可能。

该研究网络由43名来自大学研究机构、商业机构以及包括德国电信在内的相关企业的合作伙伴组成。与业务合作伙伴和外部顾问委员会的合作将能评估其结果的可行性。财团的研究成果将通过专利申请和分拆的有针对性的支持来获得长期的保障。

JGU大学的子项目涉及理论建模和实验

美因茨约翰内斯古腾堡大学(JGU)的研究人员将从实验和理论的角度去考虑量子通信。JGU物理研究所的Peter van Loock教授和Ferdinand Schmidt-Kaler教授解释说：“我们的实验将关注一个特定的潜在平台，即所谓的金刚石晶体缺陷。”除了色心以外，原子、离子和半导体系统也将在该联合项目中进行研究，以了解它们与量子中继器功能的相关性。JGU的理论项目将在所有量子中继器实验平台的理论建模中发挥主导作用。另外，他们也将探索涉及混合各种硬件平台或在中继器协议中结合量子纠错方法的新理论概念。（编译:Qtech）