Drahtloses Quantennetzwerk zur flexiblen und sicheren Anbindung von Geräten in einem Raum
In der Quantenkommunikation werden fundamentale physikalische Prozesse für die Übertragungssicherheit in Kommunikationssystemen genutzt. Mit dem Aufbau von Quantenkommunikationsnetzwerken kann diese neuartige Sicherheitstechnologie künftig einer Vielzahl von Anwendern zur Verfügung gestellt werden. Bereits heute können Quantenschlüssel zur kryptografischen Absicherung über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen übertragen werden. Bisher zielten Quantenkommunikationsnetzwerke primär auf die Verbindung von Gebäuden an verschiedenen Standorten über große Distanzen ab. Analog zu den heutigen klassischen Netzwerken müssen in einem quantengesicherten Netzwerk der Zukunft aber auch die einzelnen Geräte in einem Gebäude Quantenschlüssel senden und empfangen können. Hier müssen neue Technologien für lokale Quantenkommunikationsnetze (Q-LAN) entwickelt werden.
Ziel des Vorhabens „Quantenbasierte Infrastruktur Netze für Sicherheitskritische drahtlose Datenkommunikation“ (QuINSiDa) ist es, mehrere Geräte innerhalb eines Raumes sicher an ein Quantenkommunikationsnetzwerk anzuschließen. Hierzu werden Technologien zur Quantenschlüsselübertragung (QKD) mit optischen Kommunikationstechnologien (Li-Fi-Technologie) kombiniert. So kann in einem Raum ein drahtloses Q-LAN realisiert werden. Die Forschenden entwickeln im Projekt die grundlegende Technologie und demonstrieren deren Einsatz in einem Q-LAN in einer praxisnahen Campus-Netzarchitektur. Neben der Technologieentwicklung liegt ein weiterer Schwerpunkt auf der Sicherheit des gesamten QKD-Systems. Um diese zu verbessern, werden im Projekt Netzwerkmanagementtechnologien für Quantennetzwerke erprobt und Methoden der klassischen Kryptografie adaptiert.
Mit dem erstmaligen Einsatz optischer Li-Fi-Technologie für die Quantenschlüsselverteilung wird ein innovativer Ansatz verfolgt. Im Projekt werden bereits verschiedene Anwendungsszenarien identifiziert und teilweise erprobt. Die praxisnahen Arbeiten legen einen wichtigen Grundstein für ein vielschichtiges Quanteninternet und ermöglichen einen vielseitigen Einsatz der entwickelten Technologie zur drahtlosen Quantenkommunikation in lokalen Netzwerken.