Photonics Day Jena goes Quantum: Das war der Photonics Day Jena 2025

Und wer könnte besser geeignet sein, um jungen Menschen eine Faszination für die beinahe magische Welt der Quanten zu vermitteln als Quantenforscherin Christine Silberhorn, die 2011 für ihre Arbeiten im Bereich der experimentellen Quantenoptik als bis dahin jüngste Preisträgerin mit dem Gottfried-Wilhelm-Leibniz ausgezeichnet wurde? Heute ist Prof. Silberhorn Inhaberin des Lehrstuhls für Integrierte Quantenoptik an der Universität Paderborn. Sie ist damit nicht nur ein Karrierevorbild für junge Nachwuchsforschende, sondern auch ein »Rockstar der aktuellen Quantenszene«, wie Photonics-Day-Moderatorin Anna-Katharina Grimm die Physikerin anmoderierte.

In ihrer Keynote beleuchtete Prof. Silberhorn speziell die Potentiale photonischer Quantentechnologien. »Wir entwickeln die Grundlagen für zukünftige Quantentechnologien unter Nutzung der Quanteneigenschaften von Licht«, erklärte sie und ging dabei schwerpunktmäßig auf die Herausforderungen ein, die sich stellen, wenn experimentelle Aufbauten aus dem Labor für die breite Anwendung auf größere Systeme hochskaliert werden müssen. In einigen Forschungsfeldern sei man hier schon recht weit vorangeschritten, betonte Silberhorn, etwa in der Quantenkommunikation. In einem ihrer Keynote vorausgegangenen Vortrag hatte schon Prof. Dr. Fabian Steinlechner, Forscher am Fraunhofer IOF und Professor für Experimentelle Quanteninformationstechnik an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, aktuelle Technologien zur Quantenkommunikation vorgestellt, die am Fraunhofer IOF einen relevanten Forschungsschwerpunkt markieren und z.B. durch junge Quanten-Start-ups bereits eine erste Kommerzialisierung am Markt erleben.

Doch auch in anderen Forschungsfeldern, wie dem Quantencomputing, werden zurzeit wegweisende Fortschritte gemacht. So stellte Christine Silberhorn etwa das Projekt PhoQuant vor, das gemeinsam von der Uni Paderborn und dem Fraunhofer IOF sowie weiteren Partner umgesetzt wird. Dessen Ziel ist die Entwicklung eines photonischen Quantencomputers. Der Clou dabei: Ein Quantencomputer basierend auf optischen Technologien braucht keine aufwendige Kühlung, wie sie für andere Quantencomputer benötigt wird. Im Rahmen des Projektes wurden sowohl in Paderborn als auch in Jena bereits erste Demonstratoren für relevante Schlüsselkomponenten eines photonischen Quantencomputers aufgebaut. Die Weiterentwicklung von innovativen Materialien wie Dünnschicht-Lithiumniobat trägt hier wesentlich zur Skalierung der Systeme bei, wie Silberhorn erläuterte. 

Einer ganz besonderen Herausforderung konnten sich echte Quantenfans parallel bei einem Quantum-Hackathon stellen. Organisiert vom Projekt O.PEN (»Offener Penetrationstest eines Quantenkommunikationssystems unter Einbezug der Gesellschaft«) hatten Teilnehmende die Chance, sich bei einem experimentellen Hacking-Versuch mit den technischen Besonderheiten einer hochsicheren Quantenverbindung vertraut zu machen. Von 11 Uhr morgens bis tief in die Nacht wurde in drei Teams – EVEL, Qrackers und JENeavesdroppers – geknobelt und getüftelt.

Die Teilnehmenden aus Deutschland, den USA, Rumänien, den Niederlanden und Italien entwickelten dabei zunächst unterschiedliche Ansätze, um in der Rolle eines potentiellen Angreifers die Herausforderung zu lösen. Anschließend versuchten sie an einem real aufgebauten Quantenkommunikations-Setup live ein Quantensignal zwischen einer Empfands- und Sendeeinheit abzufangen und die Daten mit ihren programmierten Codes auszulesen. Ziel war es, auf diese Weise ein tiefgreifendes Verständnis für das zugrundeliegende Quantenprotokoll BB84 und dessen Aufbau zu vermitteln. Unter den drei konkurrierenden Teams ging die JENeavesdroppers mit Hinrich Dirksen, Victor Adeyemi und Janik Viktor schließlich als Sieger aus dem Hackathon hervor.