Im Rahmen des QuNET-Projekts haben Forscher demonstriert, wie die Quantenschlüsselverteilung zuverlässig über hybride und mobile Kanäle funktioniert, berichtet das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF).
Quantenkommunikation gilt dem IOF zufolge als Schlüsseltechnologie für langfristige Datensicherheit und damit auch für technologische Souveränität in Deutschland und Europa. Kernstück ist die Verteilung sicherer kryptografischer Schlüssel auf Basis quantenphysikalischer Prozesse – die Quantenschlüsselverteilung (QKD). QKD ist nicht nur für hochsichere Kommunikation in Behörden, Militär und Unternehmen wichtig, sondern trägt auch zum Schutz unserer alltäglichen Daten bei.
Hochsichere und mobile Quantennetzwerke
Die Schaffung hochsicherer und mobiler Quantennetzwerke ist dank eines speziellen Containermoduls mit integriertem Teleskop zum Senden und Empfangen von Quantenschlüsseln möglich, das am Fraunhofer IOF entwickelt wurde.
Ein Schwerpunkt der Arbeit liegt auf den technischen Methoden zur Realisierung stabiler Quantenkanäle in Freistrahlsystemen, selbst bei atmosphärischen Turbulenzen. Darüber hinaus integrierte das Team Freiraumverbindungen in bestehende Glasfasernetze und schuf so ein zukunftssicheres urbanes Netzwerk für das Quantenzeitalter. Die Ergebnisse sind ein wichtiger Baustein für die technologische Souveränität im Bereich der Quantenkommunikation, einer Schlüsseltechnologie der Cybersicherheitsforschung.
Nächster Schritt: ein hybrides deutschlandweites Quantennetzwerk
Bislang wurden quantensichere Verbindungen über lokale Glasfaser- und Freiraumnetze getestet. Im nächsten Schritt sollen die entwickelten Technologien in einem deutschlandweiten Netzwerk von Knotenpunkten in Berlin, Jena, Erlangen und Oberpfaffenhofen demonstriert werden. Hierfür ist ein verteiltes Netzwerk aus Glasfaser- und Freiraumverbindungen sowie optischen Bodenstationen für die zukünftige satellitengestützte Quantenkommunikation geplant.
Die QuNET-Initiative
QuNET (Quantum Network) ist ein vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördertes Netzwerk zur Erforschung hochsicherer Kommunikationssysteme auf Basis von Quantenkommunikationstechnologien. QuNET startete im Herbst 2019 und wurde mit 125 Millionen Euro für sieben Jahre finanziert.
Neben dem DLR-Institut für Kommunikation und Navigation sind auch das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI), das Max-Planck-Institut für Physik des Lichts (MPL) und die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) beteiligt.
QuNET hat sich zum Ziel gesetzt, die Grundlagen für sichere und robuste IT-Netzwerke zu schaffen, die bereits jetzt gegen Cyberangriffe von morgen resistent sind. Die Sicherheit von IT-Kommunikationsnetzen basiert derzeit primär auf mathematischen Annahmen. Diese bieten keinen Schutz vor zukünftigen Technologien, wie beispielsweise leistungsstarken Quantencomputern.
Durch die gezielte Einbindung von Unternehmen schafft QuNET ein zentrales Innovationsökosystem für Quantenkommunikation. Die begleitenden QuNET+-Projekte umfassen 47 Partner, davon 27 aus der deutschen Industrie. Dies fördert den gezielten Technologietransfer in die Anwendung und ermöglicht industrielle Wertschöpfung.
gwh