Sichere Quantenreceiver für geschützten Quantenschlüsselaustausch
Die Datensicherheit ist eine Grundlage unserer Informationsgesellschaft. Mit der rasant fortschreitenden Entwicklung von Quantencomputern sind etablierte kryptographische Verfahren künftig nicht mehr sicher, sodass neue Ansätze für die langfristige Gewährleistung der Datensicherheit benötigt werden. Ein Lösungsansatz besteht im Quantenschlüsselaustausch. Dieser basiert auf dem Austausch von Lichtquanten - Photonen, um eine grundlegende Abhörsicherheit zu ermöglichen. Hierzu werden Photonendetektoren in den Empfangsmodulen zum Quantenschlüsselaustausch verwendet. Derzeitige technische Umsetzungen dieser Empfangsmodule, sogenannte Quantenreceiver, bieten jedoch Angriffsmöglichkeiten.
Ziel der Forschenden im Verbundvorhaben „SeQuRe“ ist es, einen angriffsresistenten Quantenreceiver zu entwickeln. Dazu will das Projektteam sowohl die Sicherheit des Detektionsvorgangs der Photonen erhöhen, als auch das Auslesen der Photonendetektoren sicher gestalten. In aktuell kommerziell verfügbaren Quantenreceivern wird pro Empfangskanal architekturbedingt nur ein einzelner Detektor eingesetzt. Dies eröffnet jedoch vielfältige Angriffsmöglichkeiten von außen. Die Forschenden wollen daher einen neuartigen Quantenreceiver mit mehreren eingebetteten Detektoren entwickeln. Dieser neuartige Quantenreceiver soll auf seine Resilienz gegen unterschiedliche Angriffe, wie Seitenkanalangriffe, getestet und optimiert werden. Neben dem Aspekt der Sicherheit liegt ein zweiter Schwerpunkt der Forschenden auf einer kompakten Bauweise. Der neuartige Quantenreceiver soll als Chipmodul realisiert werden und somit als mobile Empfangseinheit zur Verfügung stehen, wodurch eine höhere Flexibilität bei der Anwendung möglich wird. Die Forschenden werden ihre Entwicklungen abschließend im Rahmen eines Demonstrationsumfeldes für den Quantenschlüsselaustausch validieren.
Das Vorhaben leistet einen entscheidenden Beitrag dazu, Quantenreceiver sicher und praktikabel, insbesondere im Telekommunikationsbereich, zu gestalten. Durch die frühzeitigen Entwicklungen kann langfristig die Sicherheit von Daten und Datenverbindungen gewährleistet werden, was entscheidend dazu beiträgt, die europäischen Werte und Grundrechte jedes einzelnen Menschen im Zusammenhang mit digitalen Technologien zu wahren.