Im Forschungsverbund PINTOS arbeitet das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) zusammen mit drei niedersächsischen Hochschulen an der Integration quantenoptischer Systeme für sichere Datenverschlüsselung. Das LZH übernimmt dabei wichtige Aufgaben in der Aufbau- und Verbindungstechnik.

Um die Sicherheit verschlüsselter Daten zu erhöhen, sollen im Projekt PINTOS neuartige integrierte quantenoptische Systeme entwickelt werden. Daran arbeiten im Forschungsverbund die Leibniz Universität Hannover, die Technische Universität Braunschweig, die Hochschule Hannover sowie das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH). Sie bauen dabei auf bereits bestehenden Lösungsansätze im Labormaßstab auf. 

Quantenoptische Systeme bestehen aus einzelnen Komponenten wie Quantenlichtquellen, Manipulationselementen und mikrooptischen Lichtkopplungsstrukturen inklusive der notwendigen vor- bzw. nachgeschalteten Glasfasernetzwerke. Das Projekt zielt darauf ab, bereits bestehende lokale Expertise in den Bereichen der Präzisionsoptik und den vorgelagerten Technologien, wie der Anlagenherstellung, zu nutzen. Ziel ist es, die für die Datenverschlüsselung notwendigen optischen Komponenten in miniaturisierter Bauform auf photonischen Plattformen, sog. PICs (engl. photonic integrated circuits), zu integrieren. Dafür sind automatisierte Montagesysteme mit den entsprechenden Greif-, Positionier- und Fügekomponenten notwendig, die höchsten Genauigkeits- und Zuverlässigkeitsanforderungen genügen müssen. Diese PICs selbst müssen schließlich mittels im Projekt entwickelten faseroptischer Komponenten in Glasfasernetzwerke eingebunden werden. Langfristig sollen diese Produktionstechnologien in die Industrie transferiert werden, um eine Fertigung der integrierten quantenoptischen Quellen im industriellen Maßstab zu ermöglichen. 

Vom Labor zur industriellen Fertigung

Im Teilprojekt aPINTOS konzentriert sich das Laser Zentrum Hannover auf die Aufbau- und Verbindungstechnik für miniaturisierte und integrierte photonische Komponenten. Eine besondere Herausforderung liegt in der Entwicklung automatisierter Charakterisierungsmethoden sowie neuartiger Justagetechnologien, um die optischen Komponenten mit minimalen Verlusten zu verbinden. Diese präzise Verbindungstechnik ist für quantentechnologische Systeme unerlässlich.

Zusätzlich übernimmt das LZH die Herstellung faseroptischer Komponenten, die als Schnittstellen zwischen den Quantenchips und bestehenden Glasfasernetzwerken dienen. Die Wissenschaftler:innen decken dabei die gesamte Fertigungskette ab – von der Auslegung und Simulation über die Festlegung der Fertigungsparameter bis hin zur Herstellung und Testung.

Die Arbeit des PINTOS-Verbunds könnte entscheidend zur Stärkung der Datensicherheit beitragen. Durch die Zusammenführung der Expertise niedersächsischer Hochschulen und lokaler Unternehmen werden Technologien entwickelt, die nicht nur wissenschaftlich relevant sind, sondern auch das Potenzial haben, die regionale Wirtschaft im Bereich der Präzisionsoptik und Quantentechnologie zu stärken. Die Miniaturisierung und industrielle Fertigbarkeit quantenoptischer Systeme könnte einen wichtigen Schritt für deren breite Anwendung in der Datenverschlüsselung darstellen.