Ein quantensicheres Industrienetzwerk
Die Digitalisierung von Industrieanlagen stellt eine entscheidende Weiterentwicklung der Wirtschaft hin zur sogenannten Industrie 4.0 dar. Hierdurch können Anlagen schneller, effizienter und wartungsärmer Betrieben werden. Der hiermit einhergehende zunehmende Austausch sensibler Daten stellt jedoch immer höhere Anforderungen an die Sicherheit und Leistungsfähigkeit unserer Kommunikationsnetzwerke. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, bedarf es neuer Technologien.
Heutige netzwerkfähige Geräte verschlüsseln übertragene Daten auf Basis von kryptographischen Protokollen, deren Sicherheit auf der endlichen Leistungsfähigkeit heutiger Rechner basiert. Dadurch sind sowohl der Datensicherheit als auch den maximal möglichen Datenraten Grenzen gesetzt. Der Einsatz von Quantenzuständen in einem hybriden Kommunikationsnetzwerk bietet jedoch einen neuen Lösungsansatz. Hierbei werden Daten mittels Quantenzuständen des Lichts verschlüsselt und miteinander ausgetauscht. Dadurch sind Geräte zukünftig in der Lage, Daten sicher und schnell zu übertragen.
Das Verbundprojekt „6G-Quantum Security (6G-QuaS)“ hat das Ziel, ein hybrides quanten-konventionelles kabelgebundenes Industrienetzwerk zu entwickeln. Hierbei soll die Quanteninformation kontinuierlich in der Phase und Amplitude des Lichts und nicht, wie in der aktuellen Forschung üblich, diskret in dessen Polarisation gespeichert werden. Dadurch sollen im Vergleich deutlich niedrige Latenzzeiten sowie eine höhere Resilienz gegen Angriffe bei gleichbleibender Sicherheit erreicht werden. Im Vorhaben werden sowohl die notwendigen Protokolle, als auch eine Teststrecke entstehen. Im Projekt arbeiten führende Forschungsgruppen aus den Gebieten der Quantenkommunikation und Netzwerktechnologie intensiv mit Unternehmen aus dem Bereich der Telekommunikation und dem „Innovationshub der Quantenkommunikation“ zusammen.
Das Vorhaben wird die zahlreichen Einsatzmöglichkeiten von kontinuierlichen Quantenzuständen zur sicheren Kommunikation und Leistungssteigerung in Industrienetzen aufzeigen. Das im Rahmen des Vorhabens entwickelte hybride Netzwerk ermöglicht es, die Quantentechnologien mit der bestehenden Telekommunikationsinfrastruktur zu vereinen. Dies stellt einen entscheidenden Schritt zur kommerziellen Umsetzung von Quantenkommunikationstechnologien am Hochtechnologiestandort Deutschland dar.
Nach erfolgreichem Projektverlauf soll ein Demonstrator die Vorteile eines Quantennetzwerks mit neuen Verschlüsselungsprotokollen gegenüber bisherigen Systemdesigns aufzeigen. Durch die vollumfängliche Betrachtung der Netzwerkarchitektur sollen Patentmöglichkeiten identifiziert sowie die Standardisierung solcher Netzwerke vorangetrieben werden. Damit leistet das Vorhaben einen essenziellen Beitrag zum industriellen Anwendung der Quantenkommunikation und damit der technologischen und digitalen Souveränität Deutschlands und Europas.