Zeiss Research Award für Forschung zur Quantenkryptographie

(Oberkochen) – Alle zwei Jahre vergibt Zeiss für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der Optik oder Photonik den „Zeiss Research Award“. Preisträger in diesem Jahr ist Jian-Wei Pan, Professor an der University of Science and Technology of China in Hefei. Er zählt zu den weltweit führenden Forschern im Bereich der Quantentechnologie.

Zu den bemerkenswertesten Ergebnissen der Forschung von Jian-Wei Pan gehört die Verteilung verschränkter Photonen über eine Strecke von 1.200 km, die bei weitem größte jemals erreichte Entfernung. Dafür nutzte er eine auf einem Satelliten installierte Lichtquelle, die verschränkte Photonen erzeugt.

Datenverschlüsselung und optischer Quantencomputer

Verschränkte Photonen können als Ressource für eine Vielzahl von Anwendungen dienen, z.B. um mittels Quantenkryptographie einen geheimen Schlüssel zwischen zwei Parteien auszutauschen. Die Sicherheit des Schlüsselaustauschs basiert darauf, dass nach den Gesetzen der Quantenmechanik jeder Versuch eines Lauschers, die ausgetauschten Photonen auszulesen, deren Quantenzustand stört, was von den kommunizierenden Parteien entdeckt werden kann. Wurde ein geheimer Schlüssel ausgetauscht, dann kann dieser z.B. genutzt werden, um eine E-Mail Nachricht zu verschlüsseln oder eine Banküberweisung abzusichern.

Klassische Verfahren zum Schlüsselaustausch basieren im Gegensatz zur Quantenkryptographie auf der Annahme, dass gewisse mathematische Probleme schwer zu lösen sind. Wächst die Leistungsfähigkeit von Computern schneller als erwartet oder wird ein schnellerer Algorithmus zum Lösen dieser mathematischen Probleme gefunden, kann die Sicherheit nicht mehr garantiert werden. Damit könnte die Forschung von Prof. Pan dazu beitragen, unsere Kommunikation in Zukunft abhörsicherer zu machen.

Darüber hinaus hat Jian-Wei Pan auch wesentlich zur Entwicklung des optischen Quantencomputers beigetragen. Er erzeugt komplexe Quantenzustände des Lichtes wie Ensembles von bis zu zehn verschränkten Photonen oder ununterscheidbare Photonen aus gleichzeitig betriebenen Einzelphotonenquellen, um damit so genanntes „Boson Sampling“ durchzuführen. Diese Experimente stellen wichtige Grundlagen im Bereich des optischen Quantum Computings dar. Die Forschungsarbeiten weisen einen möglichen Weg zur Skalierung solcher Systeme und damit zur praktischen Nutzung ihrer Vorteile.

Verleihung des Zeiss Research Awards 2020

Der Zeiss Research Award wird alle zwei Jahre vergeben und ist mit einem Preisgeld von 40.000 Euro dotiert. Die ausgewählten Kandidaten haben bereits herausragende Leistungen auf dem Gebiet der Optik oder Photonik erbracht. Sie sind noch in der Forschung aktiv und ihre Arbeiten besitzen ein großes Potenzial für weitere Erkenntnisse und praktische Anwendungen.

Die feierliche Verleihung des Zeiss Research Award erfolgt üblicherweise im Rahmen des ebenfalls im zweijährigen Turnus stattfindenden Zeiss Symposiums. Vor dem Hintergrund der aktuellen Entwicklungen zum Coronavirus hat Zeiss entschieden, das für den 17. Juni 2020 in Oberkochen geplante Symposium auf das nächste Jahr zu verschieben. Die Verschiebung erfolgt aufgrund der derzeitigen Planungsunsicherheit, vor allem auch im Interesse und zum Schutz der Gäste, Vortragenden und Mitwirkenden. Im Rahmen des Symposiums 2021 wird die feierliche Verleihung des Zeiss Research Awards an Prof. Jian-Wei Pan nachgeholt.

Die hochkarätige Jury setzt sich in diesem Jahr aus folgenden Mitgliedern zusammen: Jürgen Mlynek (Humboldt-Universität zu Berlin, ehemaliger Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft, Vorsitzender der Jury), Alain Aspect (Institut d’Optique Palaiseau, Frankreich), Stefan Hell (Direktor des Max-Planck-Instituts für Biophysikalische Chemie in Göttingen; Gewinner des Nobelpreises für Chemie 2014 und des Carl-Zeiss-Forschungspreises 2002), Ulrich Simon, Head of Corporate Research and Technology, Carl Zeiss AG) und Andreas Tünnermann (Leiter des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik in Jena).

Der von der Carl Zeiss AG initiierte und ausgestattete Zeiss Research Award ist der Nachfolger des Carl-Zeiss-Forschungspreises, der seit 1990 alle zwei Jahre herausragende Leistungen in der internationalen Optikforschung würdigt. Viele Preisträger des Carl-Zeiss-Forschungspreises erhielten in der Folge weitere wichtige Preise und Auszeichnungen, vier von ihnen wurden sogar mit dem Nobelpreis geehrt: Ahmed H. Zewail (Preisträger 1992: Nobelpreis für Chemie 1999), Eric A. Cornell (Gewinner 1996: Nobelpreis für Physik im Jahr 2001), Shuji Nakamura (Gewinner im Jahr 2000: Nobelpreis für Physik im Jahr 2014) und Stefan Hell (Gewinner 2002: Nobelpreis für Chemie im Jahr 2014).

Außerdem Carl-Zeiss-Preis für Nachwuchsforscher

Unabhängig vom Zeiss Research Award vergibt der Ernst-Abbe-Fonds im Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft seit 2016 einen Forschungspreis mit dem Fokus auf wissenschaftlichen Nachwuchs: den „Carl Zeiss Award for Young Researchers“. Der Preis ist mit insgesamt 21.000 Euro dotiert und wird zu gleichen Teilen an drei Preisträger vergeben, die jeweils 7.000 Euro erhalten.

Die Gewinner im Jahr 2020 sind:

• Dr. Christian Haffner (University of Maryland und National Institute of Standards and Technology, USA)
• Dr. Stefan Heist (Friedrich-Schiller-Universität Jena)
• Dr. Fabian Wolf (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig)

Auch die feierliche Verleihung dieser Nachwuchs-Preise wird im Rahmen des auf 2021 verschobenen Symposiums nachgeholt.

Quelle: Zeiss