Großoffensive für die Quantenkommunikation

| Redakteur: Dr. Anna-Lena Gutberlet

Prof. Dr. Andreas Tünnermann, Institutsleiter am Fraunhofer IOF, Prof. Dr. Gerd Leuchs, Direktor am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, Bundesministerin Anja Karliczek und Fraunhofer-Präsident Prof. Dr. Reimund Neugebauer mit einer verschränkten Photonenpaarquelle für den Einsatz im Weltraum (v.l.n.r).
Prof. Dr. Andreas Tünnermann, Institutsleiter am Fraunhofer IOF, Prof. Dr. Gerd Leuchs, Direktor am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, Bundesministerin Anja Karliczek und Fraunhofer-Präsident Prof. Dr. Reimund Neugebauer mit einer verschränkten Photonenpaarquelle für den Einsatz im Weltraum (v.l.n.r). (Bild: BMBF / Hans-Joachim Rickel)

Die Bundesregierung will in den kommenden Jahren ihre Unterstützung im Bereich der optischen Quantenkommunikation massiv aufstocken. Im Rahmen der Initiative QuNET soll künftig intensiv an photonischen Technologien für abhörsichere quantenbasierte Kommunikationsnetzwerke geforscht werden.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) plant zusammen mit der Fraunhofer-Gesellschaft, der Max-Planck-Gesellschaft und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt eine Großinitiative für ein abhörsicheres Quantennetz. Auf einer Pressekonferenz im Berliner Fraunhofer-Forum hat die Bundesministerin für Bildung und Forschung, Anja Karliczek, die Förderung der Initiative QuNET bekanntgegeben. Mit einem Fördervolumen von zunächst 25 Millionen Euro soll in den kommenden Jahren daran geforscht werden, wie man die Gesetze der Quantenphysik für sichere Kommunikationsnetze nutzbar machen kann.

Ministerin Anja Karliczek stellte dazu die Pläne des BMBF vor: „Im digitalen Zeitalter sind Wirtschaft und Gesellschaft auf eine sichere Kommunikation mehr denn je angewiesen. Sichere Datenleitungen sind die Lebensadern unseres Zeitalters. Deshalb muss der Datenaustausch so sicher wie möglich gemacht werden. Die Quantenkommunikation bietet dafür einzigartige Möglichkeiten.“

Sie ergänzt: „Deutschland und Europa müssen in diesem Bereich eigene Kompetenzen ausbauen, um nicht von anderen abhängig zu werden. Darum müssen wir die Forschung auf diesem Zukunftsfeld voranbringen. Deutschland und Europa sollen der vertrauenswürdigste Datenraum der Welt werden – deshalb werde ich das Thema auf die deutsche und europäische Agenda setzen. Mit der Initiative QuNET legen deutsche Spitzenforschung und Unternehmen gemeinsam den Grundstein für die sichere Kommunikation der Zukunft. Ich bin den Teilnehmern dieses einzigartigen Projekts dankbar, dass sie sich in diesem Zukunftsfeld engagieren.“

Ziel von QuNET ist die sichere Kommunikation zwischen Regierungsorganisationen. Das auf insgesamt sieben Jahre angelegte Vorhaben soll jedoch darüber hinaus als zentrale Plattform für den Aufbau einer deutschen Quanten­kommunikations­infrastruktur dienen und wird auch wegweisend für den Aufbau eines Quanteninternets sein. Auf europäischer Ebene verfolgen die Bundesregierung und die QuNET-Konsortialpartner das Ziel, einen sicheren europäischen Datenraum zu schaffen.

Herausforderungen für die Quantenkommunikation

Um dieser Herausforderung zu begegnen, hat sich die Fraunhofer-Gesellschaft mit ihren Instituten für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF (Jena) sowie Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut HHI (Berlin) mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt sowie dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (Erlangen) zusammengeschlossen. Auch Industriepartner aus den Bereichen Telekommunikation, System- und Komponentenentwicklung, Sicherheit, Satellitenbetrieb sind in das Projekt involviert, darunter Unternehmen wie Deutsche Telekom, ADVA Optical Networking und Tesat-Spacecom. Durch die enge Verzahnung mit der nationalen Industrie soll der Grundstein für einen schnellen Transfer der im Projekt QuNET entwickelten Lösungen sichergestellt werden.

Fraunhofer-Präsident Prof. Reimund Neugebauer erläuterte dazu die Strategie der Fraunhofer-Gesellschaft: „Mit QuNET legen wir an der Seite exzellenter Partner aus Forschung, Wirtschaft und Politik den Grundstein für den Aufbau einer einheitlichen und sicheren europäischen Informations- und Kommunikationsinfrastruktur. Dieses Vorhaben ermöglicht es, die Vorreiterrolle und Technologieführerschaft Deutschlands in diesem strategisch wichtigen Bereich weiter auszubauen. Langfristig planen wir, durch die Verbindung von quantenbasierter Kommunikationsinfrastruktur mit den International Data Spaces Datensouveränität und Datensicherheit im europäischen Datenraum auf höchstem Niveau zu vereinen.“

Neue Chancen für die digitale Gesellschaft

Hintergrund der Initiative ist die steigende Leistungsfähigkeit digitaler Technologien, die auf Datennetzwerke von heute einwirken und eine zunehmende Gefahr für die Sicherheit unserer modernen Informationsgesellschaft darstellen. Vor allem Regierungsorganisationen, Banken und sicherheitskritische Unternehmen müssen ihre Sicherheitsinfrastrukturen dahingehend überdenken und erneuern.

Prof. Andreas Tünnermann, Leiter des Fraunhofer IOF und Initiator des Vorhabens QuNET erläutert: „Die Initiative vereint synergetisch die komplementären Kompetenzen hochrangiger deutscher Forschungseinrichtungen im Bereich der Quantenkommunikation. Das Vorhaben adressiert strategisch die Entwicklung neuer heterogener Quantenkommunikationsnetze, die einen Multi-User-Betrieb ermöglichen werden. Damit wird QuNET einen wichtigen Beitrag für eine physikalisch sichere Kommunikation in Deutschland und Europa leisten“.

Prof. Gerd Leuchs, Direktor emeritus am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts verwies ergänzend auf das technische Potenzial optischer Quantenkommunikation: „Die spezielle Eigenschaft der Quantenmessung, immer nur einen Teil, aber nie die gesamte vorliegende Information preiszugeben, bietet den Spielraum für interessante Anwendungen vom perfekten Zufallszahlengenerator bis hin zur Enttarnung von unerlaubten Mithörern. Beides ist wichtig für die sichere Kommunikation.“

Im Herbst 2019 wird das in drei Phasen gegliederte Projekt offiziell starten: Zunächst entwickeln die Forscherinnen und Forscher die Hardwarekomponenten, im zweiten Schritt erarbeiten sie die technologischen Grundlagen für einen Mehrbenutzerbetrieb in heterogenen Netzwerken. In der dritten Phase soll gemeinsam mit der Industrie und Bundesnetzbetreibern das auf Quantentechnologie basierte Behördennetzwerk implementiert werden.

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