28 Verschränkungsverteilung zwischen Flugzeug und Bodenstation 2025 haben wir Schlüsseltechnologien für die Luft‑Boden‑ Verteilung verschränkter Photonen entscheidend weiterentwickelt – als Basis für drei Anwendungsfelder: praktisch abhörsicheren Quantenschlüsselaustausch (QKD), die Vernetzung räumlich verteilter Quantencomputer sowie hochpräzises, verteiltes Quantensensing. Kern unseres Fortschritts ist ein vom Fraunhofer IOF entwickelter, luftfahrtbehördlich zertifizierter und genehmigter QKD‑Sender im 19 × 19‑Zoll‑Formfaktor mit 15 Höheneinheiten. Die komplette Optomechanik – inklusive kompakter Photonenpaarquelle – ist in einem 3‑HE‑Rackeinschub integriert und umfasst: ein freistrahlbasiertes, reference‑frame‑independent (RFI) Polarisationsanalyse‑Modul, eine Stichprobenmessung verschränkter Photonen zum kontinuierlichen Quell‑Monitoring sowie einen 810‑nm‑Pilotlaser zur robusten Polarisationsausrichtung zwischen Luft und Boden (Abb. 1). Die verbleibenden 12 HE beherbergen Einzelphotonendetektoren, Treiberelektronik, hochstabile Uhren, einen skalierbaren QKD‑Post‑Processing‑Server sowie einen hot‑swap‑fähigen, redundanten Speicherserver (Abb. 2). Das System folgt strikt dem Prinzip der Modularität und Wartungsfreundlichkeit: Fasergekoppelte 405‑nm‑Pumplaser und 810‑nm‑Pilotlaser lassen sich feldseitig tauschen, ebenso hochstabile Uhren oder Rechenressourcen im Post‑Processing. Im Flugbetrieb wurde die Sagnac‑Quellenarchitektur jeweils mit minimalem Justageaufwand zwischen In 2025, we have significantly advanced key technologies for air-to-ground distribution of entangled photons—as the basis for three application fields: practically eavesdrop-proof quantum key distribution (QKD), networking of spatially separated quantum computers, and high-precision distributed quantum sensing. At the core of our progress is a QKD transmitter developed by Fraunhofer IOF, which is certified and approved by aviation authorities, in a 19 × 19 inch form factor with 15 rack units. The complete optomechanics—including a compact photon pair source—is integrated into a 3 U rack module and comprises: a free space, reference frame independent (RFI) polarization analysis module, a sample measurement of entangled photons for continuous source monitoring, and an 810 nm pilot laser for robust polarization alignment between air and ground (Fig. 1). The remaining 12 U house single photon detectors, driver electronics, ultra stable clocks, a scalable QKD post processing server, and a hot swappable, redundant storage server (Fig. 2). The system strictly follows the principle of modularity and maintainability: fiber coupled 405 nm pump lasers and 810 nm pilot lasers can be replaced in the field, as can ultra stable clocks or computing resources in the post processing chain. During flight operation, the Sagnac source architecture was adjusted with minimal alignment effort between missions to achieve high state fidelity and Air-to-ground distribution of entangled photons [1] Mobiles all-in-one optisches Rackmodul mit 3 Höheneinheiten und Einschub auf Schienen / Mobile all-in-one optical 3 U rack module with rail-mounted drawer e)
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