Quantentechnologien für sichere Netzwerke und Kommunikation
Die Vertraulichkeit von Daten ist ein Grundrecht von Bürgerinnen und Bürgern sowie das Fundament einer auf Innovation basierenden Wirtschaft. Garant hierfür ist im digitalen Zeitalter die Informationssicherheit. Durch Nutzung der Gesetze der Quantenphysik kann diese auf eine neue Basis gestellt werden. Die Technik der Quantenkommunikation garantiert dabei die Abhörsicherheit digitaler Kommunikation auch in Anbetracht neuer technologischer Entwicklungen wie beispielsweise dem Quantencomputer. Im Zusammenspiel mit Verfahren der klassischen und der Quantencomputer resistenten Kryptografie hat Quantenkommunikation das Potenzial, eine langzeitsichere vertrauliche Kommunikation und Speicherung von Daten zu ermöglichen. Vor diesem Hintergrund leistet die QuNET-Initiative einen wichtigen Beitrag zur technologischen und digitalen Souveränität Deutschlands in der IT-Sicherheit.
Im Vorhaben „Quantentechnologien für sichere Netzwerke und Kommunikation II (QuNET-beta)“ werden neue Architekturen für quantensichere Kommunikationsnetze entwickelt. Im Vordergrund steht dabei die praktische Benutzbarkeit und die Skalierbarkeit der Netzwerke auch für mehrere Kommunikationsbeteiligte. Die Projektpartner erforschen im Vorhaben Komponenten, Systeme und Schlüsseltechnologien für die quantensichere Kommunikation und demonstrieren deren Anwendungstauglichkeit in verschiedenen Einsatzszenarien. Um eine ganzheitlich sichere Kommunikation zu gewährleisten, werden dabei alle Details für ein sicheres Design mitbetrachtet: Vom Austausch und der Ableitung von Quantenschlüsseln über die Verwaltung der Schlüssel bis hin zur Verwendung dieser Schlüssel durch Nutzende unter Einbezug aktueller und etablierter Standards der sicheren Kommunikation. Einen besonderen Fokus legen die Forschenden auf die Kommunikation über weite Strecken und die Kombination von verschiedenen Ansätzen der Datenübertragung, wie Glasfaser- und Freistrahlkommunikation. Die entwickelten Komponenten und Technologien werden schließlich in einem Quantenschlüsselaustausch mit mehreren Beteiligten in einem lokalen Fasernetz mit mehr als acht Knotenpunkten erprobt.
Langfristig sollen technologische Grundlagen geschaffen werden, um die deutsche Wirtschaft in die Lage zu versetzen, neue Märkte im Bereich der Quantenkommunikationsnetze zu erschließen. Ziel ist es, durch den Aufbau solcher Netze – basierend auf Komponenten aus Deutschland und Europa – die technologische Souveränität im digitalen Wandel zu gewährleisten. Die Abhörsicherheit und Integrität übertragener Daten stellen dabei einen Grundpfeiler einer demokratischen Gesellschaft dar. Um die in QuNET entwickelte Technologie in die Anwendung zu bringen, sollen im Laufe des Projekts zunehmend Unternehmen beteiligt werden. Zudem wird im Projekt eine detaillierte Entwicklungsroadmap zur praktischen Umsetzung in vielfältigen Anwendungsszenarien erstellt. Die im Projekt durchgeführten Schlüsselexperimente sollen darüber hinaus die Anwendungsmöglichkeiten der Quantenkommunikation veranschaulichen und bei Bürgerinnen und Bürgern Vertrauen in die neu entwickelten Technologien schaffen.