Quantenkommunikation I – Tutorial für IT-Spezialisten Teil 1 (Dr. Peter Holleczek)

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Quantenkommunikation I - Grundlagen

14. April 2022

Die Entwicklungsgeschichte der Datenkommunikation ist eigentlich auserzählt. Der Fortschritt beschränkt sich derzeit auf leichte Fortschreibung der Übertragungsraten. Gehemmt wird der Fortschritt technisch durch die immer mühevollere Miniaturisierung und organisatorisch durch immer höhere Anforderungen an die Sicherheit. Es fehlen wieder Sprunginnovationen.

Eine kommt, allerdings aus der Physik, aus der Quantenphysik. Quanten, insbesondere Lichtquanten (Photonen) lassen einerseits die Miniaturisierung / „Atomisierung“ unter einem neuen Blickwinkel erscheinen und haben andererseits Eigenschaften, die bei der Verschlüsselung von Daten von äußerstem Wert sind.

Das Tutorial wendet sich an IT-Spezialisten und versucht sich in einfachen kleinen Portionen. Es soll helfen, das ungewohnte Verhaltensmuster von Quanten sich vorstellen und die aktuelle Entwicklung besser einordnen zu können.

Nach einem unvermeidlichen Ausflug in die Quantenmechanik und Photonik bietet es Einblick in die Erzeugung und Eigenschaften von Photonen. Gängige Verschlüsselungsmethoden werden vorgestellt. Der Stand der Kunst bei Übertragungseigenschaften wird skizziert.

Schrödingers Katze darf bei allem natürlich nicht fehlen.

Dr. Peter Holleczek

https://www.fau.tv/course/id/2594 

Passwort: TuQUANKOMM-WiSe2021

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weitere Quellen:

#populär

Generating Bell States

S. Bhattacharyya
Quantum Computing: Bell State and Entanglement with Qiskit
https://medium.com/a-bit-of-qubit/quantum-computing-bell-state-and-entanglement-with-qiskit-621489fb36bd

S. Kounteya et al.
A robust tripartite quantum key distribution using mutually shared Bell states and classical hash values using a complete-graph network architecture
https://www.researchgate.net/publication/333148981_A_robust…

Representing QuBit States
QBER

quantiki
BB84 and Ekert91 protocols
https://quantiki.org/wiki/bb84-and-ekert91-protocols

Satellite

physicsworld
China launches world‘s first quantum science satellite – Physics World
https://physicsworld.com/a/china-launches-worlds-first-quantum-science-satellite/

Fiber

W. Löffler et al.
Fiber transport of spatially entangled photons
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21770558/

Fermilab and partners achieve sustained, high-fidelity quantum teleportation
https://news.fnal.gov/2020/12/fermilab-and-partners-achieve-sustained-high-fidelity-quantum-teleportation/

Quantum network
https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Quantum_network&oldid=1075498430

Photon Source

pro-physik
Eine Photonenquelle für die abhörsichere Kommunikation
https://www.pro-physik.de/nachrichten/eine-photonenquelle-fuer-die-abhoersichere-kommunikation

Praktikable Photonenquelle für die Quantenkommunikation
https://www.chemie.de/news/1153128/praktikable-photonenquelle-fuer-die-quantenkommunikation.html

A. J. Fischer
Single Photon Sources
https://www.osti.gov/biblio/1238223

H. Härter
Praktikable Photonenquelle für die Quantenkommunikation
https://www.elektronikpraxis.vogel.de/praktikable-photonenquelle-fuer-die-quantenkommunikation-a-684038/

weltderphysik
Identische Photonen auf Knopfdruck
https://www.weltderphysik.de/gebiet/teilchen/nachrichten/2014/identische-photonen-auf-knopfdruck/

Einzelphotonenquelle
https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Einzelphotonenquelle&oldid=218722226

Spontaneous parametric down-conversion
https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Spontaneous_parametric_down-conversion&oldid=1079750692

#Skript

strategisch

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Short Roadmap to Quantum Networking by Light-Matter Interfacing
https://www.physics.ox.ac.uk/system/files/file_attachments/roadmap-to-quantum-networking-44796.pdf

QM
QKD

Anleitung zum Versuch Quantenkryptographie mit einzelnen Photonen – QKD via BB84
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Kohärenz
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Indistinguishable Photons
Dots

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