11.07.2024,
9004 Zeichen
Wien (OTS) - Bernhard Schrenk, Leiter der Photonik-Forschungsgruppe
im Center for Digital Safety & Security am AIT Austrian Institute of
Technology, erhält für die Erforschung einer neuen Methode, mit der
sich quanten-optische Sender auf Basis von Silizium realisieren
lassen, einen der begehrten ERC Proof-of-Concept Grants. Diese neue
Methode zur Generierung von Quantenzuständen, die am AIT erstmals
erfolgreich demonstriert wurde, ermöglicht den künftigen Roll-Out des
derzeit im Aufbau befindlichen europäischen
Quantenkommunikationsnetzwerks in kostensensitiven Segmenten. Die
Grundlagen dafür hat Schrenk mit Hilfe eines ERC Starting Grant, den
er 2018 bekam, erarbeitet. Durch den nunmehrigen ERC Proof-of Concept
Grant kann er diese Erkenntnisse nun praktisch umsetzen und testen.
Die renommierten ERC Grants sind eine besondere Anerkennung für
Bernhard Schrenks langjährige Forschung, die zur absoluten Spitze in
Europa zählt. Für seine Forschungsstätte, das AIT Austrian Institute
of Technology als größte Forschungs- und Technologieorganisation
Österreichs, ist dieser europäischer Förderpreis eine besondere
Auszeichnung. Schrenk beschäftigt sich am AIT bereits seit 2013 mit
der Photonik, unter anderem mit Themen zur optischen
Telekommunikation, der drahtlosen Kommunikationstechnologie 6G, mit
optischen neuronalen Netzen und Quantentechnologie.
Die Nutzung von Licht als Informationsträger für elektrische
Signale ermöglicht nicht nur eine um den Faktor 10.000 höhere
Frequenz der optischen Trägerwelle und somit eine optische
Telekommunikation, womit Rekorddatenraten von über 10 Petabit pro
Sekunde über eine Glasfaser transportiert werden können. Darüber
hinaus erlaubt Licht die Nutzung quanten-optischer Phänomene, wobei
vergleichsweise einfache photonische Schaltungen für die Umsetzung
von quanten-optischen Systemen herangezogen werden können, wie sie
etwa für die Quantenschlüsselverteilung in
Quantenkommunikationsnetzwerken benötigt werden.
„Obwohl bereits erste erfolgreiche Demonstrationen zu
Chip-basierten Quantensystemen vorliegen, sind diese dennoch zu
komplex und teuer, um Quantentechnologie letztendlich bis in den
Haushalt zu bringen“, so Schrenk. Daher verfolgt er in seiner
Forschung einen Ansatz, der eine disruptive Komplexitätsreduktion
ermöglicht. Um die Potenziale dieses Ansatzes auszuloten, erhielt er
nun das ERC Proof-of-Concept Exzellenzstipendium MOSQITO –
„Monolithic Silicon Quantum Communication Circuitry“.
„Das AIT forscht seit vielen Jahren im Bereich
Quantenkommunikation und nimmt dabei in Europa eine führende Rolle
ein. Das Ziel des AIT ist es, aus exzellenter Grundlagenforschung
durch eine Erhöhung des technologischen Reifegrades echte
Innovationen zu machen, die den Menschen nützen und den
Wirtschaftsstandort Österreich stärken. Mit dieser Auszeichnung durch
den ERC an Bernhard Schrenk hat das AIT einen weiteren wichtigen
Baustein in der Innovationskette von der Grundlagenforschung über die
angewandte Forschung bis hin zur industriellen Entwicklung in der
Quantenkommunikation gewonnen, und dazu gratuliere ich sehr
herzlich“, betont Andreas Kugi, Scientific Director des AIT.
„Wir sind stolz, dass wir durch einen weiteren ERC Grant für
Bernhard Schrenk, einem der weltweit führenden Experten im Bereich
der Photonik, unsere globale Photonik-Technologieentwicklung für die
IT und Telekomindustrie als wichtigen Beitrag für den High-Tech
Industriestandort Österreich weiter ausbauen können“, freut sich
Helmut Leopold, Head of Center for Digital Safety & Security des AIT.
Zwtl.: Optische Chips aus „herkömmlichen“ Sternenstaub
Im Gegensatz zur Lichtmodulation oder -detektion erfordert die
Generierung von Licht spezielle Verbundhalbleiter mit einer
sogenannten „direkten Bandlücke“, welche die effiziente Erzeugung von
Licht durch Injektion von Ladungsträgern ermöglichen. Diese
Verbundhalbleiter, etwa Indium-Phosphid oder Gallium-Arsenid,
benötigen für ihre Herstellung jedoch schwere Elemente unseres
Periodensystems. „Da diese schweren Elemente nur durch sehr seltene
stellare Ereignisse wie etwa eine Supernova oder die Kollision von
Neutronensternen generiert werden, liegen diese selbst nach mehr als
13 Milliarden Jahren auf unserem Planeten nur in sehr begrenzten
Ausmaß vor und zählen zu den sogenannten kritischen Rohstoffen.“
Zudem sind diese Element der Gruppen III und V des Periodensystems
nicht kompatibel mit den Fertigungszentren der
Unterhaltungselektronik, die primär auf Silizium ausgerichtet sind.
Hier setzt die Arbeit von Schrenk an, die sich der Erforschung und
Anwendbarkeit einer Silizium-basierten Lichtquelle widmet. Das Team
um Schrenk demonstrierte dies für die Anwendung der
Quantenschlüsselverteilung erstmals im Zuge eines Proof-of-Principle
Experiments aus seinem ERC Starting Grant, der ihm 2018 verliehen
wurde. Obwohl eine solche Photonenquelle nicht mit den herkömmlichen
Lichtquellen der Gruppen III und V mithalten kann, ist dies für
quanten-optische Anwendungen kein Problem: „Während optische Emitter
in Telekom-Systemen Millionen von Photonen bereitstellen müssen, um
einen einzelnen Informationszustand zu kodieren, bedarf es bei
quanten-optischen Systemen nur weniger Photonen,“ erläutert Schrenk.
„Dies kann mit Emittern aus Silizium, welches als leichtes Element
des Periodensystems selbst in den kleinsten Sternen erbrütet wird und
somit ausgiebig zur Verfügung steht, erreicht werden.“ Durch die
Realisierung einer Lichtquelle auf Basis von Silizium kann <a>ein
monolithischer Ansatz für quanten-optische integrierte Schaltungen
erzielt werden, der mit den Wafer-Fabriken der Elektronikindustrie
voll kompatibel ist und zudem die nahtlose Co-Integration von
elektronischen Prozessoren erlaubt</a>. Dies stellt eine äußerst
kostengünstige Fertigung von Chip-basierten quanten-optischen
Systemen, wie sie etwa für die informationstheoretisch sichere
Quantenkryptographie benötigt werden, in Aussicht.
Zur Person Bernhard Schrenk
Bernhard Schrenk, 42, beschäftigt sich seit zehn Jahren in der
Forschungsgruppe Enabling Digital Technologies am Center for Digital
Safety & Security am AIT Austrian Institute of Technology mit der
Photonik für optische Tele- und Quantenkommunikation, mit
opto-elektronischer Signalprozessierung in künstlichen neuronalen
Netzen sowie mit Hochfrequenztechnik im Bereich 6G. Schon in seiner
Masterarbeit hatte er 2007 in der Gruppe des nunmehrigen
Nobelpreisträgers Anton Zeilinger an der Universität Wien an der
Realisierung der ersten Netzwerkdemonstration eines
Quantenschlüsselverteilsystems basierend auf verschränkten Photonen
mitgewirkt.
Vor seiner Karriere am AIT war er Senior Researcher am Department
for Electronic and Computer Engineering an der National Technical
University of Athens. In seiner beruflichen Laufbahn wurde Schrenk
schon mit mehreren Grants und Preisen wie dem Marie Curie CIG Grant,
dem Student Innovation Award der Europäischen Technologieplattform
Photonics21 und dem ERC Starting Grant ausgezeichnet. Er hält mit
Kollegen mehrere Patente. Seine Masterarbeit absolvierte er an der
Technischen Universität Wien mit Auszeichnung. Sein Doktorat an der
Universitat Politècnica de Catalunya in Barcelona meisterte er Cum
Laude auf dem Gebiet der Signaltheorie und optischen
Telekommunikation.
Über Quantum Key Distribution
Quantum Key Distribution (QKD, „Quantenschlüsselverteilung“) nutzt
die Prinzipien der Quantenmechanik zur Sicherung der Kommunikation.
Die Schlüssel zur Dekodierung von Informationen werden mit Hilfe von
Photonen oder Quantenlichtteilchen gesendet. Jeder Versuch, diese
Quantenschlüssel abzufangen, unterbricht ihren Zustand und warnt die
Benutzer vor möglichen Abhörmaßnahmen. Diese Technologie
gewährleistet einen grundlegend sicheren Datenaustausch. QKD stellt
die Spitze der Cybersicherheit dar.
Im Bereich Quantenkryptographie hat sich das AIT Austrian
Institute of Technology einen ausgezeichneten internationalen Ruf als
Spezialist für quantengesicherte terrestrische und
satellitengestützte Kommunikation, als Koordinator großer
europäischer Projekte, wie z.B. des Projekts "OpenQKD", sowie als
starker Partner in mehreren hochkompetitiven europäischen "Quantum
Flagship"-Projekten wie EuroQCI oder PETRUS erworben. Derzeit
konzentriert sich die Arbeit der Quantenforscher:innen vor allem auf
die Miniaturisierung der für die Quantenkommunikation benötigten
Geräte. Gemeinsam mit europäischen Partnern koordiniert das AIT das
EU-geförderte EuroQCI-Projekt QCI-CAT, das den Aufbau eines
Quantenkommunikationsnetzwerks in Österreich zum Ziel hat.
Über AIT Austrian Institute of Technology
Das AIT Austrian Institute of Technology ist mit aktuell 1.527
Beschäftigten und einer Betriebsleistung von knapp 200 Mio. Euro
Österreichs größte Forschungs- und Technologieorganisation. Das AIT
fokussiert auf die Forschungsschwerpunkte „Nachhaltige und resiliente
Infrastrukturen“, insbesondere in den Bereichen Energie, Transport
und Gesundheit, sowie die „Digitale Transformation von Industrie und
Gesellschaft“ und arbeitet dabei eng mit Universitäten, der Industrie
und öffentlichen Institutionen zusammen.
BSN Podcasts
Christian Drastil: Wiener Börse Plausch
Wiener Börse Party #709: Buys für Wienerberger, Erste Group und Pierer Mobilty, Gedanken über die Börselust der SW Umwelttechnik
Aktien auf dem Radar:CA Immo, Immofinanz, S Immo, Flughafen Wien, Marinomed Biotech, Austriacard Holdings AG, Wienerberger, Andritz, AT&S, Mayr-Melnhof, Telekom Austria, DO&CO, FACC, Lenzing, Rosenbauer, voestalpine, Wiener Privatbank, Oberbank AG Stamm, Zumtobel, Agrana, Amag, Erste Group, EVN, Österreichische Post, Strabag, Uniqa, VIG, Warimpex.
PwC Österreich
PwC ist ein Netzwerk von Mitgliedsunternehmen in 157 Ländern. Mehr als 276.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erbringen weltweit qualitativ hochwertige Dienstleistungen in den Bereichen Wirtschaftsprüfung, Steuer- und Rechtsberatung sowie Unternehmensberatung.
>> Besuchen Sie 68 weitere Partner auf boerse-social.com/partner
Mehr aktuelle OTS-Meldungen HIER