Fraunhofer IOF auf der Optica Quantum 2.0

Entdecken Sie mit uns photonische Zukunftstechnologien

Auf der Optica Quantum 2.0 erwartet Sie eine Reihe an Exponaten aus unserer aktuellen Forschung aus dem Bereich des Quantenimaging sowie der quantengesicherten Kommunikation. 

Quantenimaging – Das Unsichtbare sichtbar machen 

Quantenmechanisch verschränkte Lichtteilchen überwinden die Grenzen der klassischen Optik und erlauben Einblicke in bislang unsichtbare Wellenlängenbereiche. Das haben sich die Forschenden am Fraunhofer IOF zu Nutze gemacht, um Systemlösungen zu entwickeln, die neue Anwendungsfelder für Abbildungen mit niedrigster Beleuchtung oder bisher durch klassische Lösungen kaum erschlossene Wellenlängenbereiche eröffnen. Im Rahmen verschiedener Fraunhofer Projekte (QUILT, QUANCER) entwickeln unsere Forschenden Verfahren im Bereich der Quantenmikroskopie mit nicht-detektiertem Licht zur chemisch-selektiven Bildgebung, die neue Möglichkeiten, zum Beispiel in der Tumordiagnostik eröffnen.

Auf der Optica Quantum 2.0 präsentiert unser Institut einen Quantenimaging-Demonstrator. 

Quantenquellen für die hochsichere Kommunikation 

Entwicklungen im Bereich der Quantentechnologien basieren weitgehend auf photonischen Quantenquellen. Zu unseren jüngsten Ergebnissen gehören die Demonstration von polarisationsverschränkten Photonenquellen mit außergewöhnlichen Paarbildungsraten, innovative Ansätze für quantenverstärkte Sensorik unter Verwendung von Mehrphotoneninterferenz sowie die Nutzung räumlich- und frequenzkodierter Zustände für die hochdimensionale Quanteninformationsverarbeitung. 

Entdecken Sie unter anderem diese Quantenquellen auf der Optica Quantum 2.0. 

Verschränkte Photonenquelle für die Quantenkommunikation

Am Fraunhofer IOF wurde dafür im Rahmen eines von der European Space Agency geförderten Projektes der Prototyp einer effizienten und raumfahrttauglichen verschränkten Photonenquelle entwickelt. Die Quelle basiert auf einem hybriden Aufbau, in dem ein nichtlinearer, periodisch gepolter Kristall von zwei Seiten in der Anordnung eines Sagnac-Interferometers gepumpt wird. Für das raumfahrttaugliche Design der verschränkten Photonenquelle wurde eine kompakte, präzisionsmechanische und thermomechanisch stabile Plattform entworfen, auf der in determinierten Montagealgorithmen Pump- und Signalstrahlengang der Quelle effektiv und sehr genau justiert werden können. 

Quantenquelle für Minisatelliten

Die verschränkte Photonenquelle ist ein robustes und kompaktes System, das für die sichere Quantenkommunikation im Weltraum entwickelt wurde. Die Quelle nutzt ein Sagnac-Schleifeninterferometer und ist in einem Gehäuse von 180 mm x 85 mm x 42 mm untergebracht, das weniger als eine Standardeinheit einnimmt. Dieses miniaturisierte und dennoch effektive System wurde für Minisatelliten, sogenannte Cubesat, in der niedrigen Erdumlaufbahn entwickelt und gewährleistet die Widerstandsfähigkeit in schwierigen Weltraumumgebungen.

Millionen Photonenpaare in der Sekunde

Um Quanten-Anwendungen zu realisieren, benötigen wir kleine und effiziente Quellen für verschränkte Photonen. Hier zeigen wir ein technisches Beispiel für eine kompakte und hochleistungsfähige Quelle verschränkter Photonen. Sie kann mit Millionen von Photonenpaaren pro Sekunde pro Milliwatt Laserpumpleistung arbeiten, während ihr breitbandiges Lichtspektrum Multiplexing ermöglicht. Die Quellenarchitektur wurde für die Verschränkungsverteilung über Intercity-Glasfasernetze in Deutschland für Anwendungen in der Quantenkryptographie getestet.