Kvantkommunikationsforskningen inom WACQT omfattar ett antal forskargrupper som arbetar med olika aspekter av kvantkryptografi: kvantnyckeldistribution, sammanflätade fotonkällor, ökning av överföringshastigheten etc. Vi är också involverade i den nationella kvantkommunikationsinfrastrukturen i Sverige, som är en del av den europeiska kvantkommunikationsinfrastrukturen.
Denna sida beskriver kvantkommunikationsforskning som utförs inom WACQT. För en allmän introduktion till kvantkommunikation, gå till sidan Kvantkommunikation.
Ledarna för insatser inom kvantkommunikation:
Katia Gallo, gallo@kth.se, +46 76 517 33 15
Vaishali Adya, adya@kth.se, +46 73 765 05 99
Forskningsprojekt inom kvankommunikation
Integrerad kvantfotonik
Vi fokuserar på att utveckla avancerade tekniker för kvantinformationsbehandling och kommunikation. Genom att utforska icke-linjära interaktioner på enskild fotonnivå och skapa nya arkitekturer för hybridfotoniska kretsar, strävar forskarna efter att minska resursbehovet i kvantportar och möjliggöra effektiv kvantteleportation.
Samtidigt utvecklas ultralågförlustiga nanofotoniska plattformar för att uppnå hög grad av kvantkompression och skalbarhet med hjälp av kvantmikrokammar.
Vi forskar även på ljusstarka källor för sammanflätade fotonpar, både genom spontant parametrisk nedkonvertering i litiumniobat och via polariseringsbaserade vågledarstrukturer i halvledare. Dessa källor är avgörande för tillämpningar som kvantnyckeldistribution. Dessutom pågår arbete med att generera optiskt komprimerat ljus vid 1550 nm för att förbättra kvantsensorik och kommunikationssystem. Tillsammans bidrar dessa initiativ till att stärka Sveriges position inom framtidens kvantteknik.
Kvantnyckeldistribution (QKD)
Flera forskningsprojekt inom kvantnyckeldistribution (QKD) i Sverige syftar till att utveckla säkra och skalbara lösningar för framtidens kvantkommunikation. Genom att använda kvantprickar, icke-linjära fotoniska gitter och avancerade optiska fibrer undersöks metoder för att generera sammanflätade fotonpar och högdimensionella kvantsystem (qudits) som kan överföras över långa avstånd. Projekten inkluderar utveckling av tids-bin- och rumsligt strukturerade fotontillstånd, vilket möjliggör ökad datakapacitet och kompatibilitet med befintliga telekommunikationsnät.
Säkerhetsaspekten är också central, med initiativ som fokuserar på enhetsoberoende QKD-system baserade på Bell-tester, samt verktyg för att analysera och verifiera säkerheten i praktiska kvantkryptografiprotokoll. Flera projekt strävar efter att bygga robusta och stabila fotonkällor som fungerar i industriella miljöer, och att etablera kvantnätverk mellan akademiska och industriella aktörer. Tillsammans bidrar dessa satsningar till att positionera Sverige som en ledande aktör inom säker kvantkommunikation.
Transduktion mellan mikrovågor och optiska signaler
Forskning inom mikrovågs-till-optisk transduktion i Sverige fokuserar på att möjliggöra kommunikation mellan olika kvantsystem genom att omvandla kvanttillstånd mellan mikrovågs- och optiska frekvenser. Vi utvecklar transduktorer som kan koppla samman flera supraledande kvantprocessorer till ett större, integrerat kvantsystem. Detta är avgörande för att bygga skalbara kvantdatorer med hög prestanda.
Vi undersöker olika sätt att förstärka kopplingen mellan fononer [vibrationer i kristaller] och fotoner. Genom att modellera de icke-linjära optiska, elektriska och mekaniska egenskaperna hos dessa material, skapas en teoretisk grund för framtida experiment inom kvantakustik och kvantoptik. Tillsammans bidrar dessa insatser till att skapa nya möjligheter för kvantteknologisk integration och kommunikation.
Nationell kvantkommunikationsinfrastruktur i Sverige
Nationell kvantkommunikationsinfrastruktur i Sverige (NQCIS) startade i januari 2023. NQCIS är en del av den europeiska kvantkommunikationsinfrastrukturen, EuroQCI. NQCIS involverar forskare vid KTH, Ericsson, Chalmers, Stockholms universitet och Linköpings universitet samt nya kvantteknikföretag i Sverige.
Det kommer att bygga en testbädd med flera noder och driftsätta en nationell infrastruktur för kvantnyckeldistribution, med storstadsförbindelser i Stockholm och långdistansförbindelser mellan Stockholm och Linköping, skräddarsydda för de specifika behoven hos offentliga och industriella intressenter i Sverige.
Läs mer på NQCIS webbplats. https://nqcis.eu/