Theoretische Quantenkommunikation

Prof. Dr. Zahra Raissi
Department für Quantentechnologie

Quantentechnologien beruhen auf der Fähigkeit, Informationen unter dem Einfluss von Rauschen, Unvollkommenheiten und begrenzten Ressourcen zu verteilen, zu verarbeiten und zu schützen. In der Arbeitsgruppe Theoretische Quantenkommunikation entwickeln wir die theoretischen Grundlagen und praktischen Konzepte, die für zukünftige Quantenkommunikationssysteme erforderlich sind, mit einem besonderen Schwerpunkt auf Quantennetzwerken, Quantenfehlerkorrektur und Quantenkryptographie.

Ein zentrales Thema unserer Arbeit ist der Entwurf und die Charakterisierung komplexer Quantenressourcen – von multipartiter Verschränkung, Graphzuständen und höherdimensionalen Quantensystemen (Qudits) bis hin zu fehlerkorrigierenden Strukturen und Netzwerkarchitekturen –, die Quantenkommunikation, Quantencomputing und Sicherheit jenseits der Möglichkeiten klassischer Technologien ermöglichen. Unsere Forschung erfolgt in enger Zusammenarbeit mit experimentellen Arbeitsgruppen und Industriepartnern aus den Bereichen Quantenphotonik, Kommunikation und Quantentechnologien.

Forschung

• Multipartite Verschränkung Multipartite Verschränkung bildet das Herzstück vieler Quantentechnologien. Wir untersuchen die Struktur, Klassifizierung und Anwendung komplexer verschränkter Zustände, einschließlich Graphzuständen und anderen hochverschränkten Quantenressourcen.
• Quantennetzwerke Zukünftige Quantennetzwerke erfordern neue Wege, um Quanteninformationen über viele miteinander verbundene Knotenpunkte hinweg zu verteilen. Wir entwickeln Ressourcenzustände, Kommunikationsprotokolle und Netzwerkarchitekturen, die eine skalierbare, sichere und ressourceneffiziente Quantenkommunikation ermöglichen.
• Quantenfehlerkorrektur Quantentechnologien müssen trotz Rauschen und Unvollkommenheiten zuverlässig funktionieren. Wir entwickeln Quantenfehlerkorrekturcodes, mit einem besonderen Schwerpunkt auf anwendungsorientierten Protokollen und ressourceneffizienten Implementierungen für Quantennetzwerke.
• Quantenkryptographie Die Quantenkryptographie ermöglicht grundlegend neue Formen der sicheren Kommunikation. Wir untersuchen Protokolle, die multipartite Verschränkung, höherdimensionale Quantensysteme und Quantennetzwerkarchitekturen nutzen, um eine Sicherheit jenseits klassischer Grenzen zu erreichen.

• Promotionsstelle im Bereich Quantenfehlerkorrektur für Quantennetzwerke – Hier bewerben
• Stellen für studentische Hilfskräfte (SHK/SHB) im Bereich Quanten-Graphenzustände, Verschränkung und Quantencomputing (bei Interesse oder Fragen schreiben Sie mir gerne eine E-Mail: zahra.raissi@uni-muenster.de)
• Promotionsstelle im Bereich Graphenzustände, Verschränkung und Quantencomputing (TV-L E13, 67 %, Besetzung im Sommer)
• Mehrere Postdoc-Stellen im Bereich Quantenfehlerkorrektur und Mehrteilchenverschränkung (TV-L E13, Besetzung im Sommer oder Herbst)