Quantenphysikalische Phänomene ermöglichen neuartige Anwendungen in Wissenschaft und Technik die langfristig zu signifikanten Verbesserungen in der Informationsverarbeitung führen werden. Insbesondere die Quantenkommunikation steht unmittelbar vor der technologischen Reife für reale Applikationsszenarien und kann mittels Quantum key Distribution (QKD). Sie kann konkrete Bedürfnisse nach einer erhöhten Datensicherheit in neuen digitalen Geschäftsfeldern wie z.B. dem Smart Grid, in der personalisierten Medizin oder im Mikrotransaktionsbanking adressieren und zum Standortvorteil einer datengetriebenen Ökonomie werden. Derzeitige Ansätze zur Quantenkommunikation erreichen aber nur geringe elektrooptische Integrationsdichte und Schlüsselraten im niedrigen kBit-Bereich. Vergleichbar zur Modemübertragung in den Frühzeiten des Internets folgen daraus hohen Kosten pro System und pro Dateneinheit, hier pro Schlüssel, womit wichtige Anwendungen begrenzt werden. Wesentliche Entwicklungspotentiale bestehen in entlang der gesamten Kommunikationskette von a.) der Erhöhung der Ansteuerfrequenz von Photonenquellen wie DFB-Laserdioden oder VCSEL und Modulatoren sowie bei elektroplasmonisch gepumpten Einzelphotonenemittern, b.) der Reduktion der Übertragungsverluste der quantenmechanischen Zustände der Freistrahl- und Faserlinks durch neuartige Modulationsformate und c.) der Reduktion der Zeitauflösung von Einzelphotonen-Detektoren. Interessant ist dabei, dass die Anstrengungen aus dem Bereich der Telekommunikation zur hochfrequenten optischen Datenübertragung nur begrenzt angewandt werden können, da z.B: die Erzeugung der fragilen Quantenzustände ein extremes Maß an Präzision erfordern. Für Quellen bedingt dies extrem gute Auslöschungsparameter und eine Adaption der Modulationsformate an das quantenmechanische Paradigma verstärkerfreier Transmissionsstrecken.
