Quantenkommunikationsnetze

Dieses Buch bietet ein Tutorial über Quantenkommunikationsnetze. Die Autoren erörtern aktuelle Paradigmenwechsel in Kommunikationsnetzen, die erforderlich sind, um die einfachen Transportkonzepte der vorherrschenden Netze um Rechen- und Speicherfunktionen zu ergänzen. Sie zeigen, wie diese "softwarisierten" Lösungen neue Wege beschreiten, um Latenzzeiten zu reduzieren und die Ausfallsicherheit zu erhöhen. Die Autoren erörtern, wie diese Lösungen trotz der ihnen innewohnenden Probleme aufgrund der eingeführten Rechenlatenz und des Energieverbrauchs durch hybride klassisch-quantische Kommunikationsnetze gelöst werden können. Das Buch bringt Quantennetzwerke, Quanteninformationstheorie, Quantencomputer und Quantensimulation zusammen.

Riccardo Bassoli ist Senior Researcher am Lehrstuhl für Kommunikationsnetze der Deutschen Telekom an der Fakultät für Elektrotechnik und Informatik der Technischen Universität Dresden (Deutschland). Er erhielt seinen B.Sc. und M.Sc. in Telekommunikationstechnik von der Universität Modena und Reggio Emilia (Italien) in 2008 bzw. 2010. Anschließend promovierte er 2016 am 5G Innovation Centre der University of Surrey (Großbritannien). Außerdem war er Marie Curie ESR am Instituto de Telecomunicações (Portugal) und Gastforscher bei Airbus Defence and Space (Frankreich). Zwischen 2016 und 2019 war er Postdoktorand an der Universität Trient (Italien). Er ist IEEE- und ComSoc-Mitglied. Außerdem ist er Mitglied des technischen Gremiums für Klebstofftechnologien für Raumfahrtsysteme der IEEE AESS.
Holger Boche promovierte 1998 an der Technischen Universität Berlin zum Dr.rer.nat. in reiner Mathematik, 1990 und 1994 an der Technischen Universität Dresden zum Dipl.-Ing. und Dr.-Ing. in Elektrotechnik und 1992 an der Technischen Universität Dresden zum Diplom-Mathematiker. Von 1994 bis 1997 absolvierte er ein Postgraduiertenstudium in Mathematik an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, Jena, Deutschland. Im Jahr 1997 wechselte er an das Heinrich-Hertz-Institut (HHI) für Nachrichtentechnik Berlin, Berlin. Im Jahr 2002 wurde er ordentlicher Professor für mobile Kommunikationsnetze am Institut für Kommunikationssysteme der Technischen Universität Berlin. Im Jahr 2003 wurde er Direktor des Fraunhofer German-Sino Laboratory for Mobile Communications, Berlin, und 2004 Direktor des HHI. Im Winter 2004 und 2006 war er Gastprofessor an der ETH Zürich, Zürich, Schweiz, und im Sommer 2005 an der KTH Stockholm, Stockholm, Schweden. Seit 2010 ist er am Institut für Theoretische Informatik und ordentlicher Professor an der Technischen Universität München, Deutschland. Im Jahr 2008 wurde er zum Mitglied der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina und 2009 zum Mitglied der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften gewählt. Seit 2014 ist er Mitglied und Honorary Fellow des TUM Institute for Advanced Study, München. Er ist Mitglied der IEEE Signal Processing Society SPCOM und des SPTM Technical Committee. Er wurde 2003 mit dem Forschungspreis Technische Kommunikation der Alcatel SEL Stiftung, 2006 mit dem Innovationspreis der Vodafone Stiftung und 2008 mit dem Gottfried Wilhelm Leibniz Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft ausgezeichnet. 2007 erhielt er den IEEE Signal Processing Society Best Paper Award, 2006 war er Mitinitiator des IEEE Signal Processing Society Best Paper Award.
Christian Deppe erhielt 1996 den Titel eines Dipl.-Mathematikers von der Universität Bielefeld, Bielefeld, Deutschland, und 1998 den Titel eines Dr.-Mathematikers von der Universität Bielefeld, Bielefeld, Deutschland. Von 1998 bis 2010 war er wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Fakultät für Mathematik der Universität Bielefeld. Von 2011 bis 2013 war er Projektleiter des Projekts ``Sicherheit und Robustheit des Quanten-Repeaters'' des Bundesministeriums für Bildung und Forschung an der Fakultät für Mathematik, Universität Bielefeld. 2014 wurde er im Rahmen eines DFG-Projekts am Institut für Theoretische Informationstechnik der Technischen Universität München gefördert. Im Jahr 2015 hatte er eine befristete Professur an der Fakultät für Mathematik und Informatik, Friedrich-Schiller Universität Jena. Derzeit ist er Projektleiter des Projekts ``Abhörsichere Kommunikation über Quanten-Repeater'' des Bundesministeriums für Bildung und Forschung an der Fakultät für Mathematik, Universität Bielefeld. Seit 2018 ist er am Lehrstuhl für Nachrichtentechnik an der Technischen Universität München tätig.
Roberto Ferrara erwarb seinen Master in Physik am Niels-Bohr-Institut der Universität Kopenhagen und seinen Doktortitel in Naturwissenschaften am Institut für mathematische Wissenschaften der Universität Kopenhagen. In seiner Dissertation "An Information-theoretic Framework for Quantum Repeaters" untersuchte er die Grenzen der Destillation von zweiseitigen klassischen Schlüsseln aus Quantenzuständen, wenn die beiden Parteien Verschränkung nur mit Hilfe einer dritten Partei, dem Quantenrepeater, teilen können, und behandelte dabei Themen wie Verschränkungsmaße, Quantenoperationen und Quanteninformationstheorie. Seit 2019 ist er am Lehrstuhl für Nachrichtentechnik an der Technischen Universität München tätig.
Frank H. P. Fitzek ist Professor und Leiter des "Deutsche Telekom Lehrstuhls für Kommunikationsnetze" an der TU Dresden und koordiniert das 5G Lab Germany. Er ist der Sprecher des DFG-Exzellenzclusters CeTI. Er erhielt sein Diplom (Dipl.-Ing.) in Elektrotechnik von der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen, Deutschland, im Jahr 1997 und seinen Doktortitel (Dr.-Ing.) in Elektrotechnik von der Technischen Universität Berlin, Deutschland, im Jahr 2002 und wurde im selben Jahr außerordentlicher Professor an der Universität von Ferrara, Italien. Im Jahr 2003 kam er als außerordentlicher Professor an die Universität Aalborg und wurde später Professor. Er war Mitbegründer mehrerer Start-up-Unternehmen, angefangen mit der acticom GmbH in Berlin im Jahr 1999. Er hat verschiedene Forschungsinstitute besucht, darunter das Massachusetts Institute of Technology (MIT), VTT und die Arizona State University. Im Jahr 2005 gewann er den YRP-Preis für seine Arbeit an MIMO MDC und erhielt den Young Elite Researcher Award of Denmark. Von 2007 bis 2011 wurde er mehrmals in Folge mit dem NOKIA Champion Award ausgezeichnet. Im Jahr 2008 wurde er mit dem Nokia Achievement Award für seine Arbeit über kooperative Netzwerke ausgezeichnet. Im Jahr 2011 erhielt er das SAPERE AUDE-Forschungsstipendium der dänischen Regierung und 2012 den Vodafone-Innovationspreis. Im Jahr 2015 wurde ihm der Ehrentitel "Doctor Honoris Causa" der BudapesterUniversität für Technologie und Wirtschaft (BUTE) verliehen. Seine aktuellen Forschungsinteressen liegen in den Bereichen drahtlose und 5G-Kommunikationsnetze, Netzwerkcodierung, Cloud Computing, komprimierte Sensorik, schichtenübergreifendes sowie energieeffizientes Protokolldesign und kooperative Netzwerke.
Gisbert Janßen war von 2010 bis 2019 als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Theoretische Informationstechnik der Technischen Universität München tätig. Er erhielt 2010 ein Physik-Diplom von der Technischen Universität Berlin und 2016 einen Dr. rer. nat. von der Technischen Universität München.
Sajad Saeedinaeeni erwarb 2010 den B.S.- und 2015 den M.S.-Titel in Physik an der Royal Holloway University of London bzw. der Universität Leipzig. Er schrieb seine Masterarbeit über Quantenhypothesentests am Max-Planck-Institut für Mathematik in Leipzig. Derzeit promoviert er am Institut für Theoretische Informationstechnik der Technischen Universität München (TUM) unter der Leitung von Holger Boche zum Dr.-rer.nat in Physik.

Einführung.- Grundlegender Hintergrund.- Quantencomputing und Programmierung.- Quanteninformationstheorie.- Quantenfehlerkorrektur.- Quantenkommunikationsnetze- Quantenkommunikationsnetze: Entwurf und Simulation.- Quantenkommunikationsnetze: Abschließende Betrachtungen und Anwendungsfälle.