Ziel des Teilprojekts ist es, ein robustes, vielseitiges und skalierbares QKD-System zu schaffen. Zu diesem Zweck werden PICs für glasfaser- sowie freistrahlbasierten Quantenaustausch mittels Telekom-Wellenlängen (1550 nm) entworfen, getestet und Hardware für deren Ansteuerung entwickelt. Prinzipiell sollen Sender und Empfänger nicht nur in der Lage sein, polarisationskodierte Protokolle zu verwenden, sondern auch time-bin-kodierte Protokolle.

Hierbei gilt es, die generelle Methodik zur zuverlässigen und schnellen Erzeugung der notwendigen Quanten-Zustände für BB84-QKD mittels hochintegrierter photonischer Chips zu entwickeln. Dafür müssen die PICs selbst entworfen sowie die entsprechend gefertigten Bausteine analysiert werden. Wesentliche Herausforderungen dabei sind einerseits, dass die aktuell zur Verfügung stehenden Detektoren bei der für die PICs verwendeten Wellenlänge von 1550 nm weniger effizient sind als z.B. bei den in der Freistrahlstrecke eigesetzten 850 nm. Andererseits stellt ein fertig hergestellter PIC eine Art „Black Box“ dar, bei der nur das Verhalten des Gesamtsystems untersucht werden kann, nicht einzelne Komponenten. Das erschwert das Beheben von Fehlern sowie die inkrementelle Verbesserung des Systems.

Das resultierende Gesamtsystem kann entweder anhand der Freistrahlstrecke oder mittels einer separaten Glasfaserverbindung auf Stabilität und Performance getestet werden. Zuletzt soll die Kompatibilität des resultierenden Systems zu Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) getestet werden, um leichter auf die schon vorhandene Glasfaser-Infrastruktur zurückgreifen zu können. Unter DWDM versteht man den Prozess, mehrere eng beieinander liegende Wellenlängen für die optische Kommunikation auf einer Glasfaserleitung zu überlagern und am Endpunkt wieder in die Einzelsignale zu zerlegen.