Am 1. April 2025 haben die Humboldt-Universität zu Berlin (HU) und die Technische Universität München (TUM) im Rahmen des Wettbewerbs „Grand Challenge der Quantenkommunikation“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) bedeutende Erfolge erzielt. Mit einer dreijährigen Laufzeit zielt das Projekt darauf ab, die Sicherheit digitaler Infrastrukturen durch innovative Quantenkommunikation zu verbessern. Quantencomputer könnten herkömmliche Verschlüsselungen obsolet machen, was die Entwicklung quantenbasierter Authentifizierungssysteme wie Quantentoken noch dringlicher macht. Diese Token bieten eine besondere Sicherheit, da Quanteninformation nicht kopiert werden kann, ohne verändert zu werden, und liefern so eine physikalische Fälschungssicherheit.
Das unterstützende Projekt „Quanten-Photonisch Integrierter Skalierbarer Speicher (QPIS)“ wurde ebenfalls mit Anschlussförderung bedacht und hat das Ziel, eine hocheffiziente Quantenspeicherarchitektur zu entwickeln. Diese Architektur soll in der Lage sein, Quanteninformation in Form von Lichtteilchen zu übertragen und zu speichern. Professor Dr. Tim Schröder von der HU koordiniert dieses umfassende Vorhaben, welches die Integration photonisch integrierter Schaltkreise (PIC) mit Farbzentren in Diamant umfasst. Wichtige Herausforderungen sind insbesondere die Verbesserung der Speicherdauer und der Effizienz von Quantensystemen.
Forschungsschwerpunkte und Herausforderungen
Ein zentraler Aspekt der Forschung liegt in der Erhöhung der Lebensdauer von Quantenzuständen sowie der Reduktion von Dekohärenzmechanismen, die die Speicherdauer der Informationen beeinflussen. Aktuelle Ansatzpunkte zur Speicherung von Quanteninformationen umfassen eingefangene Atome, Ionen und Halbleiterquantenpunkte, jedoch haben viele dieser Systeme nur eine geringe Speicherzeit im Millisekundenbereich. Dies ist für die geplanten Quantentoken-Systeme unzureichend, weshalb umfassende Forschungsanstrengungen notwendig sind, um die Kohärenzzeiten und Fehlerkorrekturmöglichkeiten signifikant zu verbessern.
Die Initiativen des BMBF zur Förderung der Quantenkommunikation zielen nicht nur darauf ab, technologische Schlüsselfaktoren zu stärken, sondern auch Forschungsgruppen in Deutschland auszubauen. Dazu gehört eine öffentliche Wissenschaftskommunikation, um das Interesse an Quantenkommunikation zu wecken und den Wissenstransfer zwischen Forschung und Industrie zu fördern. Diese Zielsetzung wird durch verschiedene Projekte und Initiativen, einschließlich der QuNET-Initiative, die im innerstädtischen Netzwerk Berlins eine quantengesicherte Datenübertragung demonstriert, unterstützt.
Veranstaltungen zur Quantenkommunikation
Zur weiteren Stärkung der Quantenkommunikation in Deutschland wird am 17. Oktober 2024 das „Forum für die Quantenkommunikation“ im Fraunhofer HHI stattfinden. Bei dieser Veranstaltung, an der Vertreter aus Forschung, Industrie und Startups teilnehmen, soll die Rolle der Forschungsförderung durch das BMBF hervorgehoben werden. Staatssekretär Dr. Roland Philippi wird anwesend sein, um die Fortschritte und Perspektiven im Bereich der Quantenkommunikation zu präsentieren.
Organisiert von den BMBF-geförderten Verbünden QR.X, QuNET und SQuaD, werden diverse Themen behandelt, darunter IT-Sicherheitsforschung, technologische Souveränität und die Analyse aktueller Entwicklungen im Bereich des Datenschutzes. Impulspapiere, die aus dem Netzwerk an Forschung und Industrie resultieren, sollen an Dr. Roland Philippi überreicht werden, um die Ergebnisse und Empfehlungen aus den Diskussionen zu dokumentieren.
Zusammengefasst wird deutlich, dass die Arbeit an der Quantenkommunikation sowohl ein nationales als auch ein internationales Interesse weckt und entscheidend für die zukünftige Sicherheit digitaler Infrastrukturen ist. Der Wettbewerb und die Forschungsinitiativen sind grundlegende Schritte, um die technologischen Herausforderungen zu überwinden und die Innovationskraft Deutschlands in diesem Bereich zu fördern.
Für weitere Informationen zu den aktuellen Entwicklungen in der Quantenkommunikation besuchen Sie bitte die Seiten von Humboldt-Universität, Forschung IT-Sicherheit Kommunikationssysteme und Berlin Quantum.
