Mit dieser Fördermaßnahme verfolgt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Ziel, die Erforschung und Entwicklung von Quantenrepeatertechnologien als Grundlage für die Ende-zu-Ende-Sicherheit der Zukunft zu fördern.
Mit der Bekanntmachung wird beabsichtigt, langfristig die Voraussetzungen für die Entwicklung marktreifer Quantenrepeatersysteme durch die deutsche Industrie zu schaffen und diese so in die Lage zu versetzen, die entstehenden Märkte frühzeitig zu besetzen.
Die Ziele dieser Richtlinie können anhand der folgenden Indikatoren gemessen werden. Ein Indikator für die Leistungsfähigkeit von Quantenrepeatern ist die maximal mögliche Distanz sowie erreichbare sichere Schlüsselrate, über die ein Verschränkungsaustausch über die Glasfaser möglich ist. Indikatoren für die Leistungsfähigkeit von Quantenrepeaterkomponenten sind Kennzahlen wie die erreichbare Speicherdauer der verwendeten Quantenspeicher und die Höhe der optischen Verluste beim Ein- und Auskoppeln der Photonen. Ein Indikator für die Sicherheit der Systeme ist die Zertifizierbarkeit einzelner Komponenten oder der verwendeten Protokolle. Ergänzende wissenschaftliche Ziele sind mittelfristig die Erhöhung der Anzahl und des Impacts wissenschaftlicher Publikationen, das Entstehen neuer Publikations- beziehungsweise Konferenzreihen und die Stärkung sowie Positionierung von Forschungsgruppen im Themenbereich Quantenrepeater. Aufgrund des vorwettbewerblichen Charakters wird ein messbarer Effekt frühestens fünf Jahre nach Abschluss der Förderprojekte erwartet. Mit der Förderrichtlinie soll die vorwettbewerbliche Zusammenarbeit von Unternehmen und Forschungseinrichtungen im universitären und außeruniversitären Bereich intensiviert sowie die Beteiligung kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) an Forschungsprojekten unterstützt werden. Indikatoren hierfür sind beispielsweise die Anzahl neuer Kontakte und die Kontinuität der Zusammenarbeit. Eine Verbesserung der Vernetzung zwischen Wirtschaft und Wissenschaft wird bereits mit Veröffentlichung der Förderrichtlinie erwartet.
Es besteht ein erhebliches Bundesinteresse an der Umsetzung dieser Maßnahme, welches sich aus den oben genannten förderpolitischen Zielen ergibt. Die Fördermaßnahme wird im Rahmen der Programmevaluation berücksichtigt.
Zweck der Zuwendung ist es, innerhalb einer dem Projekt angemessenen Laufzeit von typischerweise drei Jahren durch neue Software- und Hardwarelösungen innovative Quantenrepeatersysteme zu entwickeln, welche in der Lage sind, die Reichweite von Quantenverschränkung in Glasfasern gegenüber dem bisherigen Stand der Technik von ca. 100 km in Glasfasern deutlich zu erhöhen. Dies umfasst verschiedene physikalische Systeme zum Beispiel auf Basis von Halbleitern, Diamanten sowie Atom- und Ionenfallen, welche auch zu hybriden Systemen kombiniert werden können. Ein praxistaugliches System muss mit der bestehenden Telekommunikationsinfrastruktur kompatibel sein, sowie geeignete Schnittstellen zu anderen Quantentechnologien besitzen. Durch die Zusammenarbeit von Unternehmen und Forschungseinrichtungen soll das bereits vorhandene Know-how aus Deutschlands hervorragend aufgestellter Grundlagenforschung auf Anwendungspartner aus der Wirtschaft transferiert und die spezifischen Bedarfe der Industrie in die akademische Forschung eingebracht werden. Die Förderung leistet damit einen wichtigen Beitrag zur technologischen Souveränität Deutschlands im Bereich der IT-Sicherheit.
Die Fördermaßnahme ist Teil des Forschungsrahmenprograms „Digital. Sicher. Souverän.“ der Bundesregierung zur IT-Sicherheit und leistet einen Beitrag zur Umsetzung der „Zukunftsstrategie Forschung und Innovation“ der Bundesregierung.
Die Ergebnisse des geförderten Vorhabens dürfen nur in der Bundesrepublik Deutschland oder dem Europäischen Wirtschaftsraum (EWR) und der Schweiz genutzt werden.
Gegenstand der Förderung sind Forschungs- und Entwicklungsprojekte mit dem Ziel, die Entwicklung von Quantenrepeatern und deren Komponenten für einen Einsatz unter realistischen Bedingungen voranzutreiben. Um die Systeme hierfür weiterzuentwickeln, sollen diese hinsichtlich ihrer Kompatibilität mit der bestehenden Glasfaserinfrastruktur untersucht und in Teststrecken erprobt werden.
Beispiele für mögliche Forschungsgegenstände sind:
Die Aufzählung ist als beispielhaft und nicht als abschließend anzusehen. Es können auch andere Schwerpunkte zu Quantenkommunikationssystemen gefördert werden, sofern sie eindeutig die Entwicklung von Quantenrepeatern adressieren. Die gewählten Ansätze sollen in einem nachhaltigen technologischen Fortschritt resultieren. Die grundsätzliche Praxistauglichkeit der erforschten Technologie soll idealerweise innerhalb der Projektlaufzeit vorangetrieben werden. Die Verbünde sollen vorhandene Expertise im Bereich der Quantenkommunikation und der IT-Sicherheit miteinander verbinden. Eine Einbindung von Know-how-Trägern auf Seiten der Industrie und wissenschaftlichen Nachwuchsgruppen ist erwünscht. Querschnittsthemen wie Normung, Standardisierung und vorbereitende Arbeiten zur Zertifizierung sollten, soweit erforderlich, in den Vorhaben berücksichtigt werden.