BOZEMAN / LONDON (IT BOLTWISE) – Montana State University erhält einen bedeutenden Zuschuss von 750.000 US-Dollar von der NASA, um die Herausforderungen der atmosphärischen Turbulenzen in der Quantenkommunikation zu bewältigen. Diese Initiative zielt darauf ab, die Effizienz von Laserkommunikationsverbindungen zwischen Bodenstationen und Weltraumterminals zu verbessern.
Die Montana State University (MSU) hat von der NASA einen Zuschuss in Höhe von 750.000 US-Dollar erhalten, um die Auswirkungen atmosphärischer Turbulenzen auf Quantenlaserkommunikationsverbindungen zu reduzieren. Dieses Projekt, das bis 2028 läuft, konzentriert sich auf die Entwicklung kompakter, energieeffizienter adaptiver optischer Equalizer, die mit programmierbaren photonischen integrierten Schaltkreisen arbeiten. Diese Technologie soll den Verlust von Photonen und das Verblassen von Signalen in der Quantenfreiraumoptik minimieren.
Das Projekt baut auf früheren Arbeiten des U.S. Air Force Research Lab auf und wird vier Graduiertenforschern Unterstützung bieten, während es die Rolle der MSU im aufstrebenden Quantenraum-Netzwerk der NASA erweitert. John Roudas, Professor für Elektrotechnik und Informatik an der MSU, leitet das Projekt. Er betont, dass Quantenkommunikationsnetzwerke die Übertragung von Quantenbits zwischen physisch getrennten Quantenprozessoren und Sensoren ermöglichen werden, sowohl für terrestrische als auch für Weltraumanwendungen.
Ein zentrales Problem bei der optischen Kommunikation im Weltraum ist die atmosphärische Turbulenz, die zu einem Flackern des Lichts führt, ein Phänomen, das als Szintillation bekannt ist. Diese Turbulenzen können bei klassischen laserbasierten Kommunikationsmethoden zu Signalverlusten führen. Bei der Quantenkommunikation, wo Informationen mit einzelnen Photonen oder verschränkten Photonpaaren kodiert werden, kann dies zu vollständigen Datenverlusten führen.
Die Forscher der MSU arbeiten daran, kompakte, leichte und energieeffiziente adaptive optische Equalizer zu entwickeln, die schnell auf durch Turbulenzen verursachte Verzerrungen reagieren können. Programmierbare photonische integrierte Schaltkreise (PICs) bieten eine kostengünstige Lösung, um Signalverluste durch atmosphärische Turbulenzen dynamisch auszugleichen. Diese Technologie, die ursprünglich für moderne Hochgeschwindigkeits-Computersysteme entwickelt wurde, wird nun für Weltraumanwendungen adaptiert.
Das Team der MSU, zu dem auch die Professoren Brock LaMeres, Kevin Repasky und Matt Jaffe gehören, wird die Architektur programmierbarer PICs für die optische Signalverarbeitung in zukünftigen Quantennetzwerken entwerfen, simulieren und experimentell charakterisieren. Alison Harmon, Vizepräsidentin für Forschung und Entwicklung an der MSU, betont, dass die Investition der NASA in das interdisziplinäre Team der MSU eine bedeutende Chance darstellt, einen wesentlichen Beitrag zur Quantenraumkommunikation zu leisten.
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