In Stuttgart wird derzeit ein spannendes Kapitel in der Quantenkommunikation aufgeschlagen. Das neue Verbundprojekt QCyber hat sich zum Ziel gesetzt, sichere Anwendungen in Quantennetzwerken mit mehreren Nutzern zu erforschen. Während herkömmliche Quantennetzwerke meistens nur zwei Nutzer verbinden, will QCyber die Möglichkeiten für größere Netzwerke erweitern. Das Projekt wird von der Universität Stuttgart koordiniert und unter der Leitung von Professor Stefanie Barz durchgeführt. Es erhält eine Förderung in Höhe von sechs Millionen Euro vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) und hat eine Laufzeit von drei Jahren.
Ein besonderes Augenmerk liegt auf der praktischen Umsetzung: Die Methoden werden in einem realen Glasfasernetz in Stuttgart getestet, das bis zu sechs Knotenpunkte umfasst und Distanzen von bis zu 20 km überbrückt. In einer Zeit, in der Quantencomputer herkömmliche Verschlüsselungsverfahren knacken können, wird die Quantenkommunikation als Schlüssel zu einem hohen Maß an Abhörsicherheit gefeiert. Anwendungen sind dabei nicht nur auf die Kommunikation beschränkt, sondern umfassen eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten.
Die Bedeutung sicherer Kommunikationssysteme
Sichere Kommunikationssysteme sind von zentraler Bedeutung für unsere digitale Gesellschaft. Sie ermöglichen den Austausch vertraulicher Mitteilungen zwischen Behörden und die Langzeitspeicherung sensibler Unternehmensdaten. In einer Welt, in der Privatsphäre und Sicherheit essenziell sind, gerade im Hinblick auf die innovationsbasierte Wirtschaft, zeigt sich, wie wichtig die Entwicklungen im Bereich der Quantenkommunikation sind. Die Initiative QuNET, ebenfalls vom BMFTR gefördert, erforscht seit Herbst 2019 die Potenziale hochsicherer Quantenkommunikation mit dem Ziel, die technologische Souveränität Deutschlands zu wahren und die Sicherheit sowie Vertraulichkeit von Daten trotz neuer Technologien zu gewährleisten.
Die Bedrohung durch Quantencomputer ist real: Sie können die Sicherheit aktueller IT-Kommunikationsnetze gefährden, die auf mathematischen Annahmen basieren. Hacker könnten vertrauliche Daten mit der Methode „store now, decrypt later“ speichern, um sie später zu entschlüsseln. Besonders gefährdet sind sensible Daten mit langen Geheimhaltungsfristen, wie Gesundheitsinformationen und industrielle Geheimnisse.
Technologische Grundlagen der Quantenkommunikation
Die Quantenkommunikation nutzt Prinzipien der Quantenmechanik, darunter Quantenverschränkung und Quantensuperposition, um nahezu abhörsichere Informationen zu übertragen. Ein zentrales Konzept in diesem Bereich ist die Quantenschlüsselverteilung (QKD). Sie ermöglicht eine sichere Schlüsselverteilung zwischen zwei Parteien, wobei Abhörversuche durch Abweichungen in der statistischen Verteilung sofort erkannt werden können. Bereits heute gibt es erste kommerzielle Anwendungen und Kunden, die diese Technologien testen.
Pilotprojekte wie die Initiative QuNet verbinden Netzwerkknoten an mehreren Standorten, beispielsweise in Berlin, und die Forschung an Quantenrepeatern sowie satellitenbasierter Technologie zielt darauf ab, Quantenkommunikation über große Entfernungen hinweg zu ermöglichen. Die Einsatzgebiete sind vielfältig: von nahezu abhörsicherer Regierungs- und Militärkommunikation über sichere Transaktionen für Banken und Finanzinstitutionen bis hin zum Schutz sensibler Patientendaten im Gesundheitswesen.
Die Entwicklungen in Stuttgart und darüber hinaus zeigen, dass die Forschung im Bereich der Quantenkommunikation auf einem vielversprechenden Weg ist. Die Kombination aus innovativen Technologien und der Notwendigkeit, Daten sicher zu übertragen, wird die digitale Landschaft der Zukunft maßgeblich prägen. Das Projekt QCyber wird dabei eine Schlüsselrolle spielen, um die Herausforderungen der digitalen Welt zu meistern und die Sicherheit in der Kommunikation zu erhöhen. Weitere Informationen zu diesem spannenden Thema finden Sie in den aktuellen Meldungen der Universität Stuttgart (hier) und der QuNET-Initiative (hier).