Quantum
Hochpräzise Technologie für Quantennetzwerke
Safran bleibt Vorreiter für zukunftsweisende Quantum Solutions mit seiner White-Rabbit-Technologie, die präzise Synchronisation für Quantum Computing und Quantum Networks ermöglicht.
Was ist Quantentechnologie – und für wen eignet sie sich?
Quantencomputing verwendet Qubits in seinen Prozessoren anstelle der traditionellen Bits (d.h. Nullen und Einsen), um Daten und Informationen zu berechnen. Ein Qubit kann gleichzeitig den Zustand 1 und 0 einnehmen. Dies ermöglicht es Quantencomputern, komplexe Probleme sehr viel schneller zu lösen als die herkömmlichen Computer von heute – beispielsweise Aufgaben in den Bereichen Kryptographie, maschinelles Lernen und Optimierung.
Quantencomputing und Quantennetzwerke kommen heute bereits in folgenden Anwendungsbereichen zum Einsatz:
Regierungen und Verteidigungsbehörden
- Für absolut abhörsichere Kommunikation mittels Quantenschlüsselverteilung (QKD), die gegen Lauschangriffe immun ist. Diese Quantenkryptografie ermöglicht revolutionäre Verschlüsselung.
Finanzinstitute
- Zum Schutz sensibler Transaktionen und Kommunikation vor potenziellen Quantenangriffen. Quantencomputing ermöglicht zudem revolutionäre Finanzmodellierung.
Forschungseinrichtungen und Universitäten
- Für Experimente in Quantenphysik und Fernverschränkung sowie zur Vernetzung von Quantencomputern für verteiltes Rechnen.
Unternehmen im Bereich Quantentechnologie
- Zur Vernetzung von Quantenprozessoren und zum Aufbau größerer Quantencomputersysteme, die maschinelles Lernen beschleunigen, die Datenverarbeitung revolutionieren sowie logistische Probleme, das Lieferkettenmanagement und Routing optimieren können.
Safran Timing- und Synchronisationsgeräte stellen sicher, dass Daten von Quantenknoten präzise zum richtigen Zeitpunkt und mit minimaler Latenz übertragen werden. Sie fungieren zudem als Trigger- und Steuerungssystem, das den Quantenknoten exakt vorgibt, wann welche Operationen zu initiieren sind. Da Qubits mit extrem hoher Geschwindigkeit gesendet und verarbeitet werden müssen, ist eine höchstpräzise Synchronisation zwischen den Knoten unerlässlich. Genau hier kommt Safrans White Rabbit-Technologie zum Einsatz.
Die White Rabbit-Zeit- und Frequenzverteilung ermöglicht es Quantennetzwerken zudem, Daten über große Entfernungen synchronisiert zu übertragen und so Quantenberechnungen und Netzwerkkommunikation zuverlässig durchzuführen.
White Rabbit-basierte Solutions erfüllen die strengen Anforderungen von Quantum Communications.
Time-Sensitive Networking in der Quantentechnik
Time-Sensitive Networking ermöglicht die deterministische Kommunikation von Steuer- und Zusatzdaten mit begrenzten Latenzen über denselben Kanal, der für die White-Rabbit-Zeitsynchronisation verwendet wird. Diese Kombination ermöglicht die Skalierbarkeit von Quantum-Computern und Quantum-Netzwerken und führt zur Vollendung des Quantum-Internets. Für Quantum-Systeme mit mehreren Quantum-Instrumentation-Systems, heterogenen Quantum-Elementen (z.B. optische Switches und Quantum-Memories), Timestamping- oder Data-Acquisition-Hardware ist eine White-Rabbit-basierte Timing-Lösung essentiell.
Ebenso können Sie von einer White-Rabbit-basierten Timing-Lösung profitieren, wenn Sie heterogene Networks für Control, Data-Acquisition – oder multiple, konkurrierende Flows mit variierenden Priorities, oder specific Deadlines für Event-Control mit Low-Jitter (Determinism)-Anforderungen haben.
Die Lösung ist ebenfalls vorteilhaft, wenn Sie eine gemeinsame Zeitreferenz für die systemweite Koordination benötigen.
Mit 10G + WR Deterministic TSN-Interfaces können Sie erreichen: Pikosekunden-Level-Signal-Triggering & Control-Distribution
Steuerungstechnik für Quantensysteme
Gestützt auf unsere Expertise in Steuerungshardware für Teilchenbeschleuniger, Experimente der Hochenergiephysik und Luftfahrttechnik, ergänzen die Lösungen von Safran Quanten-Messsysteme und erleichtern deren Integration in Quantencomputing und -netzwerke. Safran bietet Management- und Monitoring-Funktionen zur Integration von Instrument Control Systems in komplexe, heterogene Systeme sowie die Möglichkeit, das Design maßzuschneidern – von der Elektronik über die Software bis hin zu den verwendeten FPGA- und RF-Frequenzen. Dies macht unsere Lösung zu einer Referenz für kosteneffiziente Qubit-Steuerung.
Die Steuerungs- und Diagnosesysteme von Safran erfüllen die Anforderungen von Quantensystemen an Triggering, Synchronization, Data Acquisition und RF-Control ebenso wie die anderer wissenschaftlicher Hochleistungseinrichtungen.
Die Stabilität elektromagnetischer Felder in Beschleunigerkavitäten ist entscheidend. Unser Low-Level-RF-System ermöglicht präzise Feldsteuerung durch digitale RF-Stabilisierung, um Partikelstrahlen fokussiert und auf Kurs zu halten. Verfügbar in uTCA- und Standalone-Konfigurationen passt es sich verschiedenen Betriebsanforderungen an.
Synchronization-Solution-Ecosystem
Safran bietet ein Portfolio an Solutions zur Bewältigung von Latenz- und Synchronisations-Herausforderungen im Bereich Quantum Networks. Das Angebot umfasst Time-Server, eine Distribution Layer sowie End Nodes. Mit den White-Rabbit-Solutions von Safran erhalten Sie beispielsweise:
- Verbesserte Zeitstabilität
- HF-Verteilung & Timing im Sub-Nanosekundenbereich
- Präzise Latenzkontrolle im Pikosekundenbereich
- Neue Anwendungsfelder umfassen wissenschaftliche Forschung, Radartechnologien, militärische Kommunikationssysteme, hochsichere Übertragungswege – einschließlich Quantenschlüsselverteilung (QKD) – sowie weitere sicherheitskritische Infrastrukturen.
- Erhöhung der Netzwerksicherheit durch Quantennetzwerke
- Paare verschränkter Photonen über dedizierte optische Netzwerke
- Photonenpulse von ~2 ns Dauer — Jitterkontrolle auf Nanosekundenebene & Messungen im Sub-Nanosekundenbereich (z.B. mit Zeit-Digital-Umwandlern, TDCs)
- TSN-Steuerungsebene für die Ansteuerung optischer Schalter & Ereignisverteilung
- Zentralisierte Netzwerksteuerung mit benutzeroptimierten Einstellungen
- TSN mit hochpräziser PTP (z.B. White Rabbit für Pikosekunden-genaues Timing)
- Niedriglatenz-Übertragungen für Ereignis- & Triggerverteilung
Am wichtigsten ist: Safrans White Rabbit Solutions ermöglichen die Übertragung von Qubits über große Distanzen und lösen Dämpfungsprobleme bei umfangreichen Installationen!
QICK Box
Die QICK-Box ist ein umfassendes Steuerungs- und Auslesesystem für Quanteninformationssysteme (QIS), einschließlich Quantencomputing, Quantennetzwerke und Quantensensoren.
QICK wurde am Fermilab entwickelt und wird primär durch die strategische Partnerschaft des Labors im Quantum Science Center unterstützt – einem DOE National Quantum Initiative Science Research Center mit Hauptsitz am Oak Ridge National Laboratory.
Quanten-Kompetenz beginnt hier
Der Betrieb des Quanteninternets basiert auf vier fundamentalen Bausteinen: deterministischer Kommunikation, jitterarmer Zeitsynchronisation, konsistenter systemweiter Orchestrierung und langstreckentauglichen Geräten.
Hochleistungsfähiges White-Rabbit-Timing ist unverzichtbar, um praktikable Implementierungen in Kombination mit modernsten Transceiver- und Fasertechnologien zu gewährleisten.
Kontaktieren Sie uns
Jetzt kontaktieren – entdecken Sie Safrans Quantum Solutions!