11月25日消息，目前，科学正面临着量子技术的新时代，因为现在它们不仅能够读取单个量子的状态，而且能够主动激发甚至操纵它们，所以在通信、模拟、计算和传感器技术方面，全新的应用正在开启。然而，目前仍需要非常复杂和耗费空间的实验室设置，才能用所谓的Q-比特解决有意义的任务。

因此，弗劳恩霍夫可靠性和微积分研究所（柏林）的研究人员为自己设定了从基础研究到工业和商业应用的任务。为了实现具有成本效益的设备，他们依靠电信领域的技术解决方案。光子是量子力学信息的载体。它们的传输和操纵的协议和基础设施已经以特殊电路板的形式存在。

研究人员认为，在玻璃中集成的光波导的使用中，量子通信的解决方案有很大的机会。与半导体相比，玻璃纤维的明显优势在于，玻璃对量子技术中使用的近红外波是透明的。此外，玻璃作为光波导的损耗明显降低，保证了光的残余散射较少，生产成本较低，并且可以回收利用。

这种基于玻璃的电路与量子光子学的结合使用，使得实现防窃听的通信通道成为可能，这在银行业务、公共安全和主权数据保护的需求中是不可或缺的。

量子光子加密的关键在于，光子被读出后，其状态不可避免地发生变化。因此，接收方有可能识别信息在途中是否被截获、读出或复制。要想在通信通道中检测到这种截获，从而防止数据泄露和黑客攻击，是经典电子加密方法无法实现的。

在量子传感器技术中，专家们利用了Q位可以像波一样重叠的特点。由此产生的量子力学相位反应极为灵敏，因此即使是单个原子也能被测量。这样一来，就可以创造出例如引力场和磁场的传感器，与传统传感器相比，其精度达到了以前无法达到的水平。此外，该解决方案还可以在绝对水平上进行测量，这意味着传感器不需要校准。

为了确保高精度传感器不受不良环境影响的干扰，研究人员正在开发玻璃上的绝缘真空室，这样量子传感器也可以在实验室之外使用。

弗劳恩霍夫IZM的研究助理Wojciech Lewoczko-Adamczyk博士和Oliver Kirsch解释了量子传感器技术的优势。"玻璃上的真空室使量子机械传感器有可能在以前无法想象的地方使用，例如作为生物传感器。通过测量单个原子，其光谱与磁场发生反应，可以利用光来洞察心脏或大脑的磁场，从而补充CT或MRI的医疗技术图像"。研究人员正试图将传感器系统小型化，甚至让患者在检查过程中可以自由移动。"量子传感器还可以为食品研究和医疗技术做出贡献，因为即使溶液中的病毒或细菌浓度极低，也可以进行远超常规标准的测量。"Kirsch继续说道。

然而，研究人员的愿景不仅仅是开发单个产品，他们希望开发一个通用平台，使其能够根据客户要求快速构建量子光子器件。为此，在玻璃基板中集成了直径为几微米的波导，以将光直接引导到可以激发和读出量子的地方。此外，玻璃基板上还有金属化的结构来传输电信号。这就创造了一个在量子水平上结合光学和电子信息的平台--相当于我们熟悉的电子学中使用的电路板的电光学。

为了更接近这个目标，量子光子封装组的研究人员已经将他们的技术优化到适合量子应用的程度。这样一来，他们就为量子光学系统的工业化生产开辟了一个视野。在几个项目中，他们现在希望实现这些系统的产业化。