Quantumcommunicatie zet stap voorwaarts dankzij Duits onderzoek
Jena, woensdag, 2 juli 2025.
Duits onderzoek heeft een manier gevonden om quantumcommunicatie via glasvezel buiten het lab te brengen. Het Leibniz Instituut voor Fotonische Technologie in Jena heeft, met internationale partners, twee methoden ontwikkeld die de signaalstabiliteit verbeteren en ‘time bins’ voor fotonen benutten. Met deze methoden is quantum informatie over 60 kilometer optische vezel verzonden. Een van de methoden maakt het mogelijk om meer informatie per foton te versturen. De andere methode verbetert de signaalstabiliteit. Dit is cruciaal voor veilige communicatie.
Quantumcommunicatie buiten het lab
De ontwikkelde methoden maken gebruik van standaard telecomcomponenten en ‘time-bin encoding’ met acht ‘time bins’, wat de data-doorvoer verhoogt [1]. Tests in het laboratorium hebben aangetoond dat de platform quantum informatie over 60 kilometer optische vezel kan verzenden [1]. Een andere studie toonde aan dat signaalverspreiding kan worden tegengegaan, waardoor een veilige quantumverbinding tot 200 kilometer mogelijk is [1]. Professor Mario Chemnitz van Leibniz-IPHT en de Friedrich Schiller Universiteit in Jena vergelijkt het systeem met een ladekast: “In plaats van slechts één lade kunnen we er nu meerdere tegelijk openen, elk met een eigen deel van het bericht” [1][5].
Nederlandse betrokkenheid bij fotonica
Het in Nederland gevestigde Effect Photonics heeft een extra investering van 24 miljoen dollar opgehaald [7]. Dit brengt het totaal van de Series D financieringsronde op 62 miljoen dollar, na een eerdere aankondiging van 38 miljoen dollar in maart [7]. Effect Photonics, een spin-off van de Technische Universiteit Eindhoven sinds 2010, ziet een sterke vraag in de markt, aldus CEO Roberto Marcoccia [7]. De recente ontwikkelingen in Duitsland en investeringen in Nederlandse bedrijven tonen aan dat Europa een belangrijke speler is in de verdere ontwikkeling van quantumcommunicatie en fotonica.
Toekomstperspectief met 2D-materialen
Onderzoekers richten zich ook op tweedimensionale (2D) halfgeleiders voor nanophotonica, zoals grafeen en transition metal dichalcogenides (TMD’s) [8]. Deze materialen maken sterke licht-materie interacties mogelijk en kunnen worden geïntegreerd in fotonische systemen [8]. De Universiteit van Amsterdam en de Technische Universiteit Delft zijn enkele van de Nederlandse instellingen die betrokken zijn bij onderzoek naar deze materialen [8]. Valleytronic nanophotonica biedt mogelijkheden voor geavanceerde functionaliteiten, zoals werking bij kamertemperatuur [8]. Een publicatie in ACS Applied Nano Materials in 2025 staat gepland over elektrostatische modulatie van valleipolarisatie [8].
Uitdagingen en kansen in de halfgeleidertechnologie
De overgang van 2D-halfgeleiders van laboratoriumonderzoek naar industriële toepassingen brengt uitdagingen met zich mee, waaronder kristalgroei op waferschaal, interfacekwaliteit en schaalbaarheid van apparaten [8]. Chemical Vapor Deposition (CVD) is een schaalbare methode voor het synthetiseren van 2D-materialen, maar hoge temperaturen zijn niet compatibel met directe groei op voorgeproduceerde siliciumsubstraten [8]. De Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), Leiden Universiteit en de Universiteit van Amsterdam verlenen financiering aan onderzoek in dit veld [8]. Samenwerking tussen academische wereld, industrie en nationale laboratoria is essentieel om fundamentele ontdekkingen te verbinden met systeemtoepassingen [8].