Zentrum für interdisziplinäre Forschung
 
 
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ZiF-Arbeitsgemeinschaft

Sichere Kommunikation über Quantenkanäle

Termin: 24. - 28. April 2017

Leitung: Holger Boche (München, GER), Christian Deppe (Bielefeld, GER), Andreas Winter (Barcelona, ESP)

Die Hauptthemen des Workshops Secure Communication via Quantum Channels waren Quanteninformationstheorie, Quantenrepeater, Quantencomputer, Quantenkryptographie und Quantenoptik. Jeder Tag war einem dieser Themen gewidmet. Vormittags gab es jeweils zwei Tutorien, die speziell auf das interdisziplinäre Publikum aus den Forschungsgebieten der Informatik, der Mathematik, der Physik, der Telekommunikationstechnik und der Elektrotechnik ausgerichtet waren. Nachmittags gab es Vorträge zum aktuellen Stand der Forschung und Technik. Jeder Tag endete mit einer interessanten Podiumsdiskussion.

Quantenkommunikation und Quantencomputer gehören in der Forschung aktuell zu den heißesten Themen. Deutlich wurde dies auch durch die Bekanntmachung des Förderprogramms Anwendungsszenarien der Quantenkommunikation durch das BMBF, die am Dienstag (25.April) im Rahmen des Workshops erfolgte. Dieses Förderprogramm stellt €180M für Forschung zur Verfügung.

Ein Grund für das steigende Interesse an der Quantenkommunikation ist die physikalische Methode, die eine fundamental abhörsichere Kommunikation mit Photonen als Quantenbits (qubits) ermöglicht. Die theoretische Grundlage hierzu bildet die Kombination der Quantenmechanik und der Informationstheorie. Dies war das erste Thema mit den Tutorien von Jens Eisert und Reinhard Werner. Der zweite Schwerpunkt behandelte den Quantenrepeater. Bei Punkt-zu-Punkt-Verbindungen in der Quantenkommunikation ohne Quantenrepeater beschränkt sich die Kommunikation durch die Verluste in Glasfasern auf ca. 100 km Entfernung. Karol Horodecki und Dieter Meschede verdeutlichten in ihren Tutorien, dass ein funktionierender Quantenrepeater ein großer Schritt in die Richtung eines Quanteninternets wäre. Insbesondere zu diesem Thema hat Peter Welchering (Deutschlandfunk) während des Workshops mehrere Interviews geführt, und neben einer kurzen Live-Schaltung auch einen ausführlichen Bericht zum Thema Quantenkommunikation verfasst (gesendet am 27.5.2017 um 16:30 Uhr: Deutschlandfunk). Der Quantencomputer bildete einen weiteren Schwerpunkt. In ihren Tutorien stellten Christof Wunderlich und Fedor Jelezko dar, was die Wissenschaft von einem solchen Super-Computer erwartet und wie der Entwicklungsstand hierzu ist. An diesem Tag gab es wie erwartet eine lange Podiumsdiskussion, da sehr viele Meldungen aus der Presse richtiggestellt werden mussten. Wie oben erwähnt, verspricht man sich eine abhörsichere Kommunikation per Quantenkanäle. Dazu stellte Dagmar Bruss in ihrem Tutorium die theoretischen Grundlagen vor, und Harald Weinfurth erläuterte die Anwendungen in der Praxis. Ein Hauptthema an diesem Tag und in der Podiumsdiskussion waren der neue chinesische Quantenkommunikations-Satellit und seine Fähigkeiten. Am letzten Tag wurden dann die Grundlagen der Quantenoptik aus theoretischer und praktischer Sicht in zwei Tutorien dargestellt. Dieses Teilgebiet der Physik, das sich mit der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie befasst, ist notwendig, um Quantenkommunikation zu realisieren. Hierzu gab es ein Tutorium von Nicolas Cerf aus theoretischer Sicht und eines von Christine Silberhorn zur experimentellen Seite.

Insgesamt zeigten sich die Veranstalter sehr zufrieden mit dem Workshop sowie der großen Resonanz, insbesondere von Doktoranden und jungen Postdocs. Bei vielen Diskussionen sind sich die Forscher aus den verschiedenen Disziplinen nähergekommen, was eine der ursprünglichen Motivationen für die Organisation des Workshops war.

Teilnehmerinnen und Teilnehmer

Gernot Alber (Darmstadt, GER), Vahid Ansari (Paderborn, GER), Ali Asadian (Siegen, GER), Mario Berta (Pasadena, USA), Philippe Blanchard (Bielefeld, GER), Caslav Brukner (Wien, AUT), Dagmar Bruß (Düsseldorf, GER), Minglai Cai (München, GER), Nicolas Cerf (Brüssel, BEL), Kristian Döbrich (Berlin, GER), Christof Eigner (Paderborn, GER), Jens Eisert (Berlin, GER), Fabian Ewert (Mainz, GER), Matthias Florian (Bremen, GER), Nicolai Friis (Wien, AUT), Mariami Gachechiladze (Siegen, GER), María García Díaz (Bellaterra, ESP), Otfried Gühne (Siegen, GER), Thorsten Haase (Darmstadt, GER), Frederik Hahn (Berlin, GER), Timo Holz (Düsseldorf, GER), Jan Philipp Höpker (Paderborn, GER), Karol Horodecki (Danzig, POL), Felix Huber (Siegen, GER), Marcus Huber (Wien, AUT), Gisbert Janßen (München, GER), Fedor Jelezko (Ulm, GER), Hermann Kampermann (Düsseldorf, GER), Zahra Khanian (Bellaterra, ESP), Karsten-Kai König (Hannover, GER), Ludovico Lami (Bellaterra, ESP), Frederik Lohof (Bremen, GER), Norbert Lütkenhaus (Waterloo, CAN), Michael Lynch-White (St. Andrews, GBR), Dieter Meschede (Bonn, GER), Evan Meyer-Scott (Paderborn, GER), Nikolai Miklin (Siegen, GER), Andrey Moskalenko (Konstanz, GER), Chris Müller (Berlin, GER), Janis Nötzel (Bellaterra, ESP), Laura Padberg (Paderborn, GER), Deepak Pandey (Bonn, GER), Carsten Petersen (Bielefeld, GER), Matej Pivoluska (Wien, AUT), Ravishankar Ramanathan (Brüssel, BEL), Kai Redeker (München, GER), David Reeb (Hannover, GER), Joseph M. Renes (Zürich, SUI), Krishnakumar Sabapathy (Bellaterra, ESP), Sajad Saeedinaeeni (München, GER), Matteo Santandrea (Paderborn, GER), Alexander Sauer (Darmstadt, GER), Rene Schwonnek (Hannover, GER), Jiangwei Shang (Siegen, GER), Vladislav Shkolnikov (Konstanz, GER), Christine Silberhorn (Paderborn, GER), Cornelia Spee (Siegen, GER), Ana Cristina Sprotte Costa (Siegen, GER), Aleksander Stojanovic (Fortaleza, BRA), Ulrich Tamm (Bielefeld, GER), Johannes Tiedau (Paderborn, GER), Anton Trushechkin (Moskau, RUS), Vladyslav Usenko (Olomouc, CZE), Peter van Loock (Mainz, GER), Felix Weber (Darmstadt, GER), Harald Weinfurter (München GER), Peter Welchering (Stuttgart, GER), Reinhard F. Werner (Hannover, GER), Christof Wunderlich (Siegen, GER), Nikolai Wyderka (Siegen, GER), Dong Yang (Bergen, NOR)



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