The QTF Backbone: proposal for a nationwide optical fibre backbone in germany for quantum technology and time and frequency metrology

Liebisch TC, Kaufmann P, Schnatz H, Nägele-Jackson S, Kronjäger J, Blaum K, Kück S, Meschede D, Schiller S, Agazzi L, Alighanbari S, Ankerhold J, Astakhov GV, Barz S, Baumann I, Baumgart R, Becher C, Bekker H, Benson O, Bianco P, Bieber R, Bloch I, Blumröder U, Bockholt R, Bouman J, Braxmaier C, Brehm E, Bruss D, Budker D, Bungartz HJ, Busley E, Crespo López-Urrutia JR, Denz C, Deppe C, Dietl G, Ding F, Eickermann T, Elsen F, Ertmer W, Filipp S, Fischer M, Flury J, Fröhlich T, Furthner J, Gerhardt I, Giering KU, Glingener C, Grießer H, Grimm R, Grimm C, Gritsch A, Hack F, Hänsch T, Halfmann T, Hanemann A, Harlacher D, Hegemann N, Heindel T, Heinkelmann R, Hellmich L, Hildmann T, Hock D, Höfling S, Höft B, Hofmann H, Holleczek P, Holzwarth R, Hommel W, Hühn T, Hugentobler U, Hunger D, Huntemann N, Issever C, Jelezko F, Jöns K, Johann T, Jousset P, Jungbluth B, Kärtner F, Kankel J, Kaufmann H, Khabi D, Kissinger T, Klempt C, Klügel T, Kniggendorf AK, Kodet J, Konrad U, Kopp J, Kramer M, Kremling S, Krist M, Krutzik M, Kwasniok S, Leifels Y, Leuchs G, Lisdat C, Litvinov Y, Lochter M, Loock Pv, Lüsse P, Manske E, Mehlstäubler T, Michler P, Micke P, Migura M, Müller J, Nörtershäuser W, Pachnicke S, Paffrath R, Peik E, Pempe W, Peters A, Pfeifer T, Piester D, Pohl R, Rasel EM, Reiser H, Reiserer A, Rieck M, Riehle F, Ritter S, Rogge N, Ruiz Ben E, Sajith LPK, Sanchez L, Schäfer V, Schaefer W, Schieferdecker N, Schmidt P, Schnabel R, Schön S, Schreiber U, Schuck C, Schuh H, Schulz H, Schulz-Zander J, Schwanke U, Seifert JP, Sengstock K, Shafak K, Silberhorn C, Smorra C, Spethmann N, Steiert J, Stellmer S, Sterr U, Stöhlker T, Stuhler J, Sturm S, Thirolf PG, Tobeck C, Udem T, Ulmer S, Vasilyan S, Vincent A, Vogl T, Vogl R, Walther T, Weinfurter H, Weinheimer C, Wense Lvd, Wickenbrock A, Wörner L, Wolf F, Worm S, Yang Y, Zimmermann M, Zopf M (2026)


Publication Type: Journal article

Publication year: 2026

Journal

Book Volume: 235

Pages Range: 3353–3387

DOI: 10.1140/epjs/s11734-026-02451-3

Abstract

The recent breakthroughs in the distribution of quantum information and high-precision time and frequency (T&F) signals over long-haul optical fibre networks have transformative potential for physically secure communications, resilience of timing infrastructure (such as that supporting Global Navigation Satellite Systems (GNSS)) and fundamental physics. To date, these capabilities remain confined to isolated testbeds, with quantum and T&F signals accessible, for example in Germany, to only a few institutions. In this white paper we propose the QTF Backbone: a dedicated national fibre-optic infrastructure in Germany for the networked distribution of Quantum and T&F signals using dark fibres and specialised hardware. The QTF Backbone is planned as a four-phase deployment over ten years to ensure scalable, sustainable access for research institutions and industry. The concept builds on successful demonstrations of time and frequency distribution at high Technology Readiness Levels (TRLs) across Europe, including PTB–MPQ links in Germany, REFIMEVE in France, and the Italian LIFT network. The QTF Backbone will enable transformative Research and Development (R&D), support a nationwide QTF ecosystem, and ensure the transition from innovation to deployment. As a national and European hub, it will position Germany and Europe at the forefront of quantum networking, as well as T&F transfer.

Authors with CRIS profile

Involved external institutions

Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) DE Germany (DE) Max-Planck-Institut für Kernphysik (MPIK) / Max Planck Institute for Nuclear Physics DE Germany (DE) Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn DE Germany (DE) Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf DE Germany (DE) Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) / German Aerospace Center DE Germany (DE) Universität Ulm DE Germany (DE) Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) DE Germany (DE) Universität Stuttgart DE Germany (DE) BHO Legal DE Germany (DE) eleQtron GmbH DE Germany (DE) Universität des Saarlandes (UdS) DE Germany (DE) Forschungszentrum Jülich / Research Centre Jülich (FZJ) DE Germany (DE) Deutsche Bahn AG DE Germany (DE) Max-Planck-Institute of Quantum Optics (MPQ) / Max-Planck-Institut für Quantenoptik DE Germany (DE) Technische Universität Ilmenau DE Germany (DE) Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) / Federal Agency for Cartography and Geodesy DE Germany (DE) Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY DE Germany (DE) Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) DE Germany (DE) Technische Universität München (TUM) DE Germany (DE) Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik (FHR) / Fraunhofer Institute for High Frequency Physics and Radar Techniques DE Germany (DE) Verein zur Förderung eines Deutschen Forschungsnetzes e. V. (DFN-Verein) DE Germany (DE) Humboldt-Universität zu Berlin DE Germany (DE) Technische Universität Braunschweig DE Germany (DE) Julius-Maximilians-Universität Würzburg DE Germany (DE) Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover DE Germany (DE) Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen DE Germany (DE) Menlo Systems GmbH DE Germany (DE) Technische Universität Berlin DE Germany (DE) Infosim GmbH & Co. KG DE Germany (DE) Karlsruhe Institute of Technology (KIT) DE Germany (DE) Universität der Bundeswehr München DE Germany (DE) Hochschule Nordhausen - University of Applied Sciences DE Germany (DE) Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) DE Germany (DE) Adtran Networks DE Germany (DE) Adva Network Security GmbH DE Germany (DE) Universität Koblenz DE Germany (DE) Technische Universität Darmstadt DE Germany (DE) Technische Hochschule Lübeck (THL) / Technical University of Applied Sciences Lübeck DE Germany (DE) Universität Siegen DE Germany (DE) JoS QUANTUM GmbH DE Germany (DE) Universität Münster (ehem. Westfälische Wilhelms-Universität (WWU)) DE Germany (DE) Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum - GFZ DE Germany (DE) Universität Paderborn DE Germany (DE) Christian-Albrechts-Universität zu Kiel DE Germany (DE) Max-Planck-Institut für Radioastronomie / Max Planck Institute for Radio Astronomy DE Germany (DE) Ruhr-Universität Bochum (RUB) DE Germany (DE) GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH DE Germany (DE) Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL) / Max Planck Institute for the Science of Light DE Germany (DE) BSI Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik DE Germany (DE) Nokia (Germany) DE Germany (DE) Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) DE Germany (DE) Cycle GmbH DE Germany (DE) Bayerische Akademie der Wissenschaften DE Germany (DE) TOPTICA Photonics AG DE Germany (DE) Universität Hamburg (UHH) DE Germany (DE) Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) DE Germany (DE) NMWP.NRW NanoMikroWerkstoffePhotonik.NRW DE Germany (DE) TimeTech GmbH DE Germany (DE) SEFE Energy GmbH DE Germany (DE) Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik (Heinrich-Hertz-Institut FhG HHI) DE Germany (DE)

How to cite

APA:

Liebisch, T.C., Kaufmann, P., Schnatz, H., Nägele-Jackson, S., Kronjäger, J., Blaum, K.,... Zopf, M. (2026). The QTF Backbone: proposal for a nationwide optical fibre backbone in germany for quantum technology and time and frequency metrology. European Physical Journal - Special Topics, 235, 3353–3387. https://doi.org/10.1140/epjs/s11734-026-02451-3

MLA:

Liebisch, Tara Cubel, et al. "The QTF Backbone: proposal for a nationwide optical fibre backbone in germany for quantum technology and time and frequency metrology." European Physical Journal - Special Topics 235 (2026): 3353–3387.

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