Am 22. Januar 2025 hat das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine bedeutende Testanlage für Quantenkommunikation eröffnet. Diese 20 Kilometer lange Glasfaser-Teststrecke ist ein entscheidender Schritt in Richtung abhörsichere Kommunikation. Sie verbindet die Labore am Campus Süd und Campus Nord des KIT und ermöglicht den Austausch von Quantenschlüsseln, die für die Sicherheit moderner Kommunikationsmethoden unerlässlich sind. Der Durchmesser der eingesetzten Glasfaser beträgt 125 Mikrometer, während der lichtleitende Kern einen Durchmesser von etwa 9 Mikrometern aufweist. Über diese innovative Infrastruktur sollen Quantenkommunikationstechniken erprobt und weiterentwickelt werden.
Die Relevanz von Quantenkommunikation wird zunehmend größer, da moderne Quantencomputer in der Lage sind, herkömmliche Verschlüsselungsmethoden zu überwinden. Diese Maschinen operieren mit Qubits, die mehrere Zustände gleichzeitig annehmen können und komplexe Probleme weitaus schneller lösen als klassische Computer. Angesichts dieser Bedrohung ist es entscheidend, auf quantensichere Kommunikationsstrategien, wie die Quantenschlüsselverteilung (QKD), zurückzugreifen. Laut Fraunhofer ISI bietet diese Technologie physikalisch sichere Kommunikationswege und schützt kritische Infrastrukturen einer freien Gesellschaft.
Entwicklung und Herausforderungen der Quantenkommunikation
Das Projekt des KIT ist Teil der Exzellenzcluster-Initiative „Chem4Quant“, die in Zusammenarbeit mit den Universitäten Ulm und Stuttgart neue Qubit-Materialien und Bauteile für das Quanteninternet entwickelt. Dabei spielen Quantenrepeater eine zentrale Rolle, da sie die gesicherte Informationsübertragung über größere Distanzen ermöglichen sollen. Das Bundesforschungsministerium fördert ein entsprechendes Projekt zur Entwicklung dieser Technologie mit 20 Millionen Euro. Ein weiteres Anzeichen für die Bedeutung, die der Quantenkommunikation beigemessen wird, sind die 42 Forschungseinrichtungen und Unternehmen, die an der Quanten-Netzwerkstruktur arbeiten.
Trotz der vielversprechenden Fortschritte gibt es jedoch Herausforderungen, die die breite Implementierung quantensicherer Technologien behindern. Hierzu gehören die Fehleranfälligkeit von Quantensystemen, die die Entwicklung aufwendiger Fehlerkorrektursysteme erforderlich macht und die Kommerzialisierung erschwert. Laut Bitkom stehen Organisationen zudem vor der Notwendigkeit, sich auf neue kryptografische Verfahren umzustellen, da leistungsfähige Quantencomputer in naher Zukunft verfügbar sein werden. Der Leitfaden für Organisationen bietet Handlungsempfehlungen, um sich den Herausforderungen des Quantencomputings zu stellen.
Marktentwicklung und globale Bedeutung
Die Marktprognosen für Quantenkommunikation sind vielversprechend. Eine Studie zeigt, dass der globale Umsatz im Bereich Quantenkommunikation von 1,7 Milliarden Euro im Jahr 2023 auf 5,8 Milliarden Euro bis 2030 ansteigen könnte, wobei jährliche Wachstumsraten zwischen 15 und 25 Prozent erwartet werden. Deutschland, die EU, China, die USA sowie andere Länder wie Japan und Südkorea erkennen die strategische Wichtigkeit dieser Technologien und arbeiten an der Sicherstellung kritischer Technologien.
In diesem Kontext wird die Notwendigkeit zur Senkung der Infrastrukturkosten und zur Stärkung der technologischen Souveränität durch verschiedene Maßnahmen wie öffentliche Finanzierung und Investitionen in die Infrastruktur betont. Die Herausforderungen sind klar: Ein erhöhtes Bewusstsein für die IT-Sicherheitsrisiken ist notwendig, ebenso wie die Entwicklung effizienter quantensicherer Lösungen, um die Informationssicherheit in der digitalen Zukunft zu gewährleisten.
