Photonische Quantensysteme

Systemdenken und fortschrittliche photonische Technologie für einen Quantenmehrwert.

Die Abteilung Photonische Quanten Systeme hat zum Ziel, die angewandte Quantentechnologie durch eine einzigartige Kombination aus Systemdenken und modernsten photonischen Technologien voranzubringen.

Wir fordern ständig den Stand der Technik heraus und schaffen innovative Lösungen für praktische Probleme durch engagierte Zusammenarbeit mit akademischen und industriellen Partnern. Unser dynamisches Team internationaler Forscher trägt zu mehreren Facetten der laufenden Quantenrevolution bei – von neuartigen Designs für quantenphotonische Komponenten bis hin zu kreativen Lösungen für praktische Herausforderungen in den Bereichen Sensorik, Informationsverarbeitung und Kommunikation sowie dem Transfer in zuverlässige und einsatzbereite Quantentechnologie.

Unsere Arbeit wird von Kollegen und Kunden sehr geschätzt, was durch zahlreiche internationale Forschungsprojekt-Kooperationen und eine nachgewiesene Erfolgsbilanz an Innovationen, die sich in zahlreichen Patenten und mehreren bedeutenden Publikationen widerspiegelt, belegt wird.

Unser Leistungsangebot:

Unser Serviceportfolio konzentriert sich auf die Entwicklung photonischer Quantentechnologie und deren Anwendung in der quantenbasierten Informationsverarbeitung, Kommunikation und Sensorik. Unser einzigartiges Wertangebot liegt in der Kombination einer systemischen Perspektive auf die Quanteninformationswissenschaft und -technologie, ergänzt durch die weltweit führenden Kompetenzen in der photonischen Technologie und angewandten Optik am Fraunhofer IOF.

 

  • Beratung und Schulung von der obersten Führungsebene bis hin zu detaillierten technischen Fachkursen
  • Integration und Systementwicklung
    • QKD-Lösungen für Großstädte, einsatzbereit in wenigen Stunden
    • Verschränkungsverteilung in langreichweitigen Quantennetzwerken
    • Quantenbildgebung und -sensorik für wenig erforschte Wellenlängenbereiche
    • Verschränkungsverbesserte Messung von Fluoreszenzlebensdauern
  • Entwicklung von Komponenten und Subsystemen
    • Design und Herstellung von Quantenlichtquellen für verschiedene Anwendungen
    • Design und Integration von weltraumqualifizierten Quantenhardware-Prototypen
    • Lösungen für Synchronisation, Polarisation und Stabilisierung in Quantennetzwerken
    • Charakterisierung und Test von Quantenlichtquellen und Detektoren
  • Bereitstellung von Linkinfrastruktur für gemeinsame Forschungsaktivitäten
  • Entwicklung von Anwendungsfällen und Machbarkeitsstudien zu photonischen Architekturen und Protokollen
© Fraunhofer IOF
Wir bieten die Charakterisierung Ihrer quantenoptischen Lichtquellen und Detektoren durch unsere Quantenexperten an.

Unsere Forschungsgruppen

Unsere technologischen Entwicklungen werden derzeit in folgenden Gruppen vorangetrieben:

 

Satellitengestützte Quantennetze (SQN)

 

In der Gruppe SQN konzentrieren wir uns auf die Entwicklung und Anpassung innovativer Quantentechnologien zugeschnitten auf verschiedenste Anwendungen in der Raumfahrtindustrie, einschließlich des Designs und der Herstellung verschränkter Photonenpaarquellen.

 

Quantensensorik und Bildgebung (QSI)

 

Die QSI-Gruppe ist spezialisiert auf Quantenbildgebung und -sensorik, wobei innovative Technologien unter anderem für Anwendungen in der Medizin und Materialforschung, im Umweltmonitoring eingesetzt werden.

 

Quantenkryptographische Systeme (QXS)

 

Die Gruppe QXS konzentriert sich auf die quantenbasierte Informationsverarbeitung und die Entwicklung von Systemarchitekturen für eine breite Palette von diskreten Quanten-Schlüsselverteilungsprotokollen.

 

Multimodale Quantenphotonik (MQP)

 

Die MQP Gruppe ist spezialisiert auf die Verarbeitung von Quanteninformation mit verschiedenen photonischen Freiheitsgraden. Wir verbinden theoretische Konzepte mit praktischen Anwendungen für Quantenkommunikation und -computing.

 

Terrestrische Quantennetze (TQN)

 

Das Team von TQN entwickelt photonische Systeme für Anwendungen in der terrestrischen Quantenkommunikation. Unsere Lösungen reichen von verschränkten Photonenpaarquellen bis hin zu Analysemodulen, wobei zukünftige Anwendungen in Quantennetzwerken berücksichtigt werden.

 

Umfangreiche Kompetenzen und besondere Expertise

 

Unsere bisherigen und aktuellen Beiträge reichen von neuen Ansätzen in der Quantenoptik und Quanteninformation bis hin zu ingenieurtechnischen Lösungen für satellitengestützte Quantennetze. Unter anderem haben wir erfolgreich Quanten-Schlüsselverteilung über Freistrahl- und Glasfaserverbindungen durchgeführt und innovative Lösungen für die Verteilung von Multiuser-Verschränkung, hochdimensionale Quantenkommunikation und Quantenmessungen entwickelt.

Unsere hochentwickelten Systemkomponenten setzen wir unter Einsatz unserer einzigartigen Linkinfrastruktur in realen Anwendungsszenarien ein. Unter anderem arbeiten wir im BMFTR-Projekt QuNET (Link) mit deutschen Partnerinstituten an zukunftssicherer Kommunikation von Bundesbehörden mittels Quantenschlüsselverteilung.

Im europäisch-kanadischen Projekt HyperSpace führen wir exzellente Forscher zusammen, um eine Roadmap für die globale, satellitenbasierte Quantenkommunikation zu entwickeln. Dies bedarf weltraumgeeigneter, hochleistungsfähiger Photonenpaarquellen, welche das IOF unter anderem für die europäische Weltraumagentur (ESA) entwickelt.

Mit diesen und weiteren Initiativen treiben wir den Ausbau einer europäischen Quantenkommunikationsinfrastruktur (EuroQCI) voran und stärken die europäische Resilienz.

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Im europäisch-kanadischen HyperSpace Projekt wird die Entwicklung eines globalen, satellitenbasierten Quantenkommunikationsnetzes vorangetrieben.

Außerdem entwickelt das Forscherteam im BMFTR-Projekt PhoQuant einen photonischen Quantencomputer basierend auf Gaussian-Boson Sampling. Dieser soll anschließend als Cloud-Service zur Verfügung gestellt werden. Mit dem Ziel rauscharmer und effizienter Bildgebung, entwickeln wir im BMFTR-Projekt QUANCER mit Partnern aus Industrie, Wissenschaft und Endanwendern ein Quanten-Infrarotmikroskop zur Klassifizierung von Tumorzellen.

 

Herausragende Erfahrungen können wir auf den folgenden Gebieten anbieten:

  • Entwicklung und Integration von Quantenhardware
  • Linktechnologien für Quantenanwendungen
  • Anwendung von Quantentechnologien in realen Szenarien
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Modulares Netz für quantenoptische Anwendungen.
 

Märkte und Anwendungen für Photonische Quantensysteme

 

Wir entwickeln maßgeschneiderte photonische Lösungen, um einen Quantenvorteil zu erzielen. Mit unseren Systemen für sichere Quantenkommunikation adressieren wir Bundesbehörden und sicherheitsrelevante Infrastruktur, wie Gasleitsysteme, und jeden Einzelnen bei der sicheren Übermittlung von Patienten- oder Finanzdaten. Banken und die Pharmaindustrie profitieren von schnellem, effizientem Quantencomputing.

  • Luft- und Raumfahrtindustrie
  • Bundesbehörden
  • Finanzsektor
  • Pharmaindustrie
  • Medizinischer Sektor
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Modell einer nicht-entarteten, verschränkten Photonenpaarquelle mit Doppelstrahlteiler (150 x 150 x 50 mm3). Für Weltraumanwendungen.

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Wir entwickeln maßgeschneiderte Lösungen für photonische Fragestellungen aus der Industrie und Wissenschaft.

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Falls Sie Fragen zur Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IOF haben, finden Sie unter folgendem Link weitere Informationen:  

 

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Wir entwickeln auch spezielle und innovative Lösungen, angepasst an die Anforderungen unserer Kunden.