Prof. Dr. Janik Wolters

Physikalische Grundlagen der IT-Sicherheit

Quantenkommunikation ist für die meisten Menschen eher ein Zukunftskonzept. Prof. Dr. Janik Wolters ist da schon einen Schritt weiter: Der Professor für „Physikalische Grundlagen der IT-Sicherheit“ an der TU Berlin, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und dem Einstein Center Digital Future (ECDF) erforscht die Technologie, die abhörsichere Quantenkommunikation auch über lange Distanzen ermöglichen soll. 

Der geborene Berliner studierte Physik an der TU Berlin und schrieb seine Diplomarbeit in der theoretischen Physik über Halbleiterbauelemente auf der Basis von Quantenpunkten und wie man diese am Computer simuliert. „Ein sehr spannendes – aber auch sehr theoretisches Thema. Vor allem hat mir das praktische Arbeiten an Experimenten zur Überprüfung der Berechnungen gefehlt“, so Janik Wolters.

Nach der Theorie reizte den Physiker daher das Experiment: „Am Institut d’Optique in Palaiseau, Frankreich, habe ich mich nach dem Studium an einem Experiment zur Quantenphysik einzelner Atome ausprobiert, bevor ich für meine Promotion an die Humboldt-Universität nach Berlin zurückgekehrt bin.“ Im Rahmen seiner Promotion arbeitete Janik Wolters an Quantensystemen auf Basis künstlicher Atome. Er untersuchte einzelne Farbzentren in nanometergroßen Diamanten, die sich so ähnlich verhalten wie ein einzelnes Atom. „Ziel war es, diese Farbzentren in optische Resonatoren einzubetten, um die Licht-Materie-Kopplung zu verstärken.“ Nach einem Postdoc-Aufenthalt an der TU Berlin wechselte Janik Wolters mit einem Marie-Skłodowska-Curie-Stipendium der Europäischen Kommission in das Quantum Optics Lab zu Prof. Dr. Philipp Treutlein an die Universität Basel, Schweiz. „Bis dahin hatte ich mich bereits mit verschiedensten Quantensystemen beschäftigt. In Basel habe ich nun daran geforscht, wie und ob man diese verschiedenen Quantensysteme zu einem Hybridsystem kombinieren könnte.“

Zum 1. Juli 2019 nahm Prof. Janik Wolters den Ruf nach Berlin an. Seine Forschungsschwerpunkte liegen auf der Entwicklung und Erforschung von Quanten-Speichern und Quanten-Lichtquellen, also Schlüsselkomponenten für die Quantentechnologie. „Im Gegensatz zu den Verstärkern der klassischen Telekommunikation gibt es in der Quantenkommunikation keine Quantenverstärker. Daher lässt sich die Quantenkommunikation heute auf maximal 100 Kilometer ausdehnen. Um darüber in Zukunft hinwegzukommen, gibt es verschiedene Konzepte. Eines dieser Konzepte beruht auf sogenannten Quantenrepeatern als Analogon zum klassischen Verstärker. Diese arbeiten nicht mit einzelnen Photonen, sondern mit Photonenpaaren. Dazu gibt es theoretische Vorschläge, und experimentelle Vorarbeiten, aber einen funktionierenden Quantenrepeater konnte noch keiner realisieren. Es fehlt unter anderem eine wichtige Komponente, nämlich ein Quantenspeicher. Die Entwicklung solcher Quantenspeicher ist einer meiner Forschungsschwerpunkte“, so der 36-Jährige.

In Berlin und am ECDF findet Janik Wolters dafür nahezu ideale Bedingungen vor: „Wer sichere Kommunikation entwickeln will, braucht dringend den Kontakt zu den zukünftigen Anwendern und den benachbarten Technologien. Da erwarte ich mir einen intensiven Austausch mit den Kollegen am ECDF.“  (kj)