Grade-Q-Steckverbinder von SENKO

Es wird erwartet, dass Quantencomputer mathematische Probleme lösen können, die herkömmliche, mit Binärziffern arbeitende Computer nicht bewältigen können. Diese fortschrittliche Problemlösungsfähigkeit bietet zwar eine Rechenleistung, die weit über die der klassischen Computer hinausgeht, stellt aber auch eine erhebliche Bedrohung für die Cybersicherheit dar und stellt die Grundlagen der modernen Kryptografie in Frage.

Die Quantenschlüsselverteilung (Quantum Key Distribution, QKD) ist eine Methode, die eine sichere Verschlüsselung und Authentifizierung gewährleistet, selbst angesichts der immensen Rechenleistung, die durch Quanteninformationstechnologien eingeführt wird. QKD erleichtert den Austausch geheimer symmetrischer Schlüssel zur Verschlüsselung und Authentifizierung, wobei die Sicherheit gegen Abhörversuche durch Quantencomputer erhalten bleibt. SENKO entwickelt einen optischen Ansatz für das Quantencomputing mit einer Reihe von Ultra-Low-Loss-Steckverbindern, die speziell für Anwendungen im Bereich der Quantenvernetzung entwickelt wurden.

 

Quantenschlüsselverteilung (QKD)

Quantum Key Distribution (QKD) nutzt die Quanteneigenschaften von Photonen, um symmetrische kryptografische Schlüssel für Verschlüsselungsmethoden wie OTP, HMAC und AES sicher zu erzeugen und weiterzugeben. Es verwendet Protokolle wie BB84 (Einzelphotonenmessungen) und E91 (verschränkte Photonen), um potenzielle Abhörmaßnahmen zu erkennen und eine sichere Kommunikation zu gewährleisten. Die Integration von QKD in bestehende Netze ist jedoch mit einigen Herausforderungen verbunden, z. B. der Notwendigkeit einer speziellen Infrastruktur, von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und von Quantenkanälen mit extrem geringen Verlusten.

Quantum Grade Steckverbinder

Der klassische Kanal sorgt für den Datenaustausch zwischen QKD-Modulen, während der Quantenkanal Quantensignale wie einzelne oder verschränkte Photonen überträgt, um kryptografische Schlüssel abzuleiten. Es wird erwartet, dass der aufkeimende Bereich der Quantenkommunikation den Bedarf an einer neuen Generation von optischen Kabeln und Steckern mit geringeren Verlusten vorantreibt, die es ermöglichen, dass ein höherer Anteil einzelner oder verschränkter Photonen ohne Dekohärenz durch optische Netzwerke fließen kann, wodurch die Effizienz des optischen Quantennetzwerks erhöht wird. SENKO hat einen innovativen Stecker entwickelt, der die höchsten IEC-Steckernormen übertrifft. Der "Grade-Q" Quantum Connector von SENKO weist Einfügeverluste auf, die mit denen von Fusionsspleißen vergleichbar sind.

Material

Für eine optimale Verbindungsqualität in Quantennetzwerken ist es entscheidend, sich auf die Abmessungen des Kerns und des Mantels der Glasfaser zu konzentrieren. Da das Licht nur durch den Faserkern fließt, ist dessen relative Größe zum Mantel von Bedeutung. Zu den wichtigsten zu kontrollierenden Parametern gehören die Kern-Mantel-Konzentrizität, die Kern-Ovalität und die Mantel-Ovalität. Die Kern-Mantel-Konzentrizität misst, wie zentral der Kern innerhalb des Mantels positioniert ist. Die Minimierung dieses Fehlers ist für die Herstellung von Quantensteckern unerlässlich. Die Kern- und Mantelovalität bezieht sich auf die Abweichung von einem perfekten Kreis, was die Verbindungsqualität beeinträchtigt und die Einfügedämpfung und Rückreflexion erhöht.

Die Ferrule in einem optischen Stecker hält die optische Faser an ihrem Platz und richtet sich mit einer anderen Ferrule aus, um einen durchgehenden Lichtweg zu schaffen. Die Konzentrizität misst die Zentralität des Ferrule-Lochs im Verhältnis zu seinem Umfang, was für die Verringerung der Fehlausrichtung des Faserkerns entscheidend ist. Die Minimierung des Ferrule-Lochdurchmessers ist von entscheidender Bedeutung, da ein größeres Loch eine höhere Variabilität der Faserposition verursacht. Bei Single-Mode-Lichtwellenleitern mit einem Durchmesser von 125 μm muss das Ferrule-Loch so nah wie möglich an diesem Durchmesser liegen und gleichzeitig Platz für den Epoxidkleber lassen.

Herstellung

Selbst bei hochwertigen Glasfasern und Ferrule-Komponenten mit engen Toleranzen müssen die Herstellungsprozesse für Steckverbinder streng kontrolliert werden, um qualitativ hochwertige Steckverbinder herzustellen. Ein kritischer Prozess ist das Mischen und Aushärten von Epoxidharz. Dieser Prozess umfasst mehrere kontrollierte Schritte, um eine ordnungsgemäße Verwaltung, Anwendung und Aushärtung zu gewährleisten.

Verbesserungen beim Polieren von Hülsen erfordern präzise Anpassungen mehrerer Faktoren. Dazu gehören das Polierkissen, der ausgeübte Druck, die Art des Polierfilms, die Genauigkeit des Polierwinkels und der Polierscheitelpunkt der Krümmung. Diese Anpassungen steuern die Körnigkeit und Glätte der Steckerendfläche, reduzieren den Apex-Versatz und zentrieren den Krümmungsscheitel. Durch diese Verbesserungen wird der Luftspalt zwischen den Glasfaserkernen in den Steckern minimiert. Um die Leistung des Steckers weiter zu verbessern, wird der Stecker während der Messung des optischen Signals abgestimmt, um die optimale Faser- und Ferruleposition im Stecker zu bestimmen.

SENKOs QuPC-Stecker

Mit Fortschritten bei Glasfasern, Steckerhülsen und Herstellungsverfahren hat SENKO den QuPC-Stecker entwickelt, der im Vergleich zu einem Fusionsspleiß eine höhere Verlustleistung aufweist. Die QuPC-Steckverbinder weisen eine Einfügedämpfung von weniger als 0,1 dB und eine optische Rückflussdämpfung von über 80 dB auf und übertreffen damit die ITU-Spezifikationen. Diese Steckverbinder sind auch in den Formfaktoren CS und SN erhältlich, um eine höhere Anschlussdichte zu erreichen.

Schlussfolgerung

Der QuPC-Steckverbinder von SENKO setzt einen neuen Standard in der Branche, da er eine extrem verlustarme Leistung und eine präzise Ausrichtung bietet, die für Quantenkommunikationsnetzwerke entscheidend sind. Durch die Bewältigung der einzigartigen Herausforderungen der Quantenschlüsselverteilung (Quantum Key Distribution, QKD) und anderer Quantentechnologien spielt der QuPC-Steckverbinder eine entscheidende Rolle bei der Ermöglichung zuverlässiger, hochintegrierter Verbindungen und überbrückt die Lücke zwischen modernster Quantenwissenschaft und realen Anwendungen.