Neuartige IT-Sicherheit auf Quantenbasis
Mit der zunehmenden Digitalisierung in unserer Gesellschaft wächst auch der Bedarf an leistungsfähigen IT-Sicherheitslösungen. Doch viele heute eingesetzte kryptografische Verfahren könnten schon bald von Quantencomputern und Hochleistungsrechnern entschlüsselt werden. Hier kann die Technologie der Quantenkommunikation, insbesondere die Quantenschlüsselverteilung, Abhilfe schaffen. Sie setzt im Gegensatz zu bestehenden Sicherheitslösungen nicht auf der mathematischen, sondern auf der physikalischen Ebene an. Durch Ausnutzung quantenphysikalischer Effekte kann bereits bei der Übertragung von Daten bzw. den dazugehörigen Sicherheitsschlüsseln Abhörsicherheit gewährleistet werden.
Das Projekt „IT-Sicherheit durch verschränkungs-basierten Quantenschlüsselaustausch“ (engl. „Quantum based Security Promise“ – Q-Sec-Pro) zielt darauf ab, durch Entwicklungen im Bereich der Quantenkommunikation ein neues IT-Sicherheitslevel zu gewährleisten. Dazu soll im Vorhaben ein Protokoll zur Quantenschlüsselverteilung mit geeigneter Hardware und Software erforscht und implementiert werden. In Demonstrationsexperimenten zwischen zwei Standorten werden die Entwicklungen anschließend erprobt. Für die Realisierung werden quantenoptische Systeme und Schlüsselkomponenten für quantenbasierte Kommunikationssysteme mit höheren Über-tragungsleistungen als in bisherigen Quantenkommunikationssystemen entwickelt. Neben Hardwarekomponenten werden auch Softwarebausteine für die Steuerung der quantenoptischen Lichtquellen und anderer Komponenten entwickelt und für neue Sicherheitslösungen eingesetzt.
Die anvisierten Innovationen werden dazu beitragen, eine neue Generation von IT-Sicherheitslösungen zu etablieren und damit ein neues Level an Vertrauen bei Nutzerinnen und Nutzern zu erreichen. Die angestrebte Umsetzung einer Quantenschlüsselübertragung kann perspektivisch insbesondere zur Absicherung in kritischen Infrastrukturen eingesetzt werden. Die Ergebnisse werden im Anschluss an das Projekt in Produkte für die Quantenkommunikation umgesetzt. Damit leisten die Forschenden einen wichtigen Beitrag zum Aufbau einer Quantenkommunikationsindustrie in Deutschland und helfen somit, die technologische Souveränität Deutschlands zu sichern.