Die digitale Sicherheit steht vor einer Revolution, an deren Spitze die Quantenkommunikation steht. Ein neues Forschungsprojekt mit dem Titel „Quantenrepeater.Net (QR.N)“ hat am 1. Januar 2025 offiziell begonnen und wird durch das Bundesforschungsministerium mit 20 Millionen Euro über drei Jahre finanziert. Es zielt darauf ab, die technologischen Hürden zu überwinden, die der Entwicklung sicherer Quantennetzwerke im Weg stehen. Beteiligt sind insgesamt 42 Partner aus Forschung und Industrie, die gemeinsam Fortschritte im Bereich der sicheren Datenübertragung erzielen wollen. Die Universität Kassel spielt dabei eine zentrale Rolle mit zwei spezifischen Teilprojekten unter der Leitung erfahrener Forscher.
Das Projekt konzentriert sich auf die Erforschung von Quantenrepeatern, die notwendig sind, um Quantenzustände über große Distanzen zu transportieren und dabei hohe Sicherheitsstandards zu garantieren. Diese Technologien bieten Schutz gegen Spionage und Sabotage, insbesondere im Kontext der Bedrohungen durch moderne sowie zukünftige Quantencomputer. Die Entwicklung geeigneter Quantenrepeater soll daher eine grundlegende Voraussetzung für die Etablierung einer quantengesicherten Kommunikation in Deutschland sein.
Technologische Herausforderungen
Die Realisierung von Quantenrepeatern ist technisch anspruchsvoll. Hochwertige Quantenzustände müssen erzeugt, zwischengespeichert und verlustfrei übertragen werden. Knotenpunkte sind nötig, um die Quantenzustände effizient zu speichern und zu übertragen, was auch Fehlerkorrekturen und Quantenvorteile ermöglichen soll. Aktuell gibt es jedoch noch keine etablierte Hardware-Basis für solche Systeme. Das Konsortium aus Wissenschaft und Industrie sucht daher nach plattformübergreifenden Methoden und hybriden Systemen für hardwareunabhängige Quantenknoten.
Des Weiteren besteht das Ziel darin, Quantenrepeater-Strecken mit mehr als zwei Knoten zu demonstrieren und parallele Quantenkanäle mittels Multiplexing einzurichten. Hierbei liegt ein besonderer Fokus auf der Entwicklung von Basiskomponenten, die auch außerhalb universitärer Labore getestet werden können. Die Suche nach verschiedenen physikalischen Systemen, einschließlich Atomen, Ionen, Halbleiter-Quantenpunkten und Farbzentren in Diamanten, wird als essenziell angesehen.
Potenzial für quantensichere Kommunikation
Quantenkommunikation ist nicht nur ein technisches Projekt, sondern ein zukunftsweisendes Konzept für die Sicherheit kritischer Infrastrukturen. Die Untersuchung der Quantenkommunikationstechnologien umfasst dabei verschiedene Aspekte wie Marktreife, Vor- und Nachteile sowie Patentierungsaktivitäten. Schätzungen zeigen, dass der globale Umsatz in diesem Bereich von 1,7 Milliarden Euro im Jahr 2023 auf 5,8 Milliarden Euro bis 2030 ansteigen könnte, mit jährlichen Wachstumsraten zwischen 15 und 25 Prozent.
Besonders der Bereich der quantensicheren Kommunikation spielt eine entscheidende Rolle, um physischen und digitalen Datenschutz zu gewährleisten. Durch die Verwendung von Quantenrepeatern wird möglicherweise auch eine Verschlüsselung ermöglicht, die gegen die Bedrohungen durch Quantencomputer immun ist. So wird es für freie Gesellschaften und Behörden essenziell, eine zuverlässige Kommunikationsinfrastruktur zu entwickeln. Strategische Initiativen in Ländern wie Deutschland, der EU, den USA, Großbritannien, Japan und Südkorea unterstreichen die Notwendigkeit einer technologischen Souveränität.
Somit ist das Forschungsprojekt „Quantenrepeater.Net (QR.N)“ nicht nur ein Schritt in Richtung innovativer Technologien, sondern auch eine Antwort auf die wachsenden Herausforderungen der Informationssicherheit im digitalen Zeitalter. Die Ergebnisse dieses Projekts könnten weitreichende Auswirkungen auf die Art und Weise haben, wie sich Daten in Zukunft sicher über Quantennetzwerke bewegen werden.
Für weitere Informationen über das Projekt können Sie die Details auf den Seiten der Universität Kassel, der Forschung für IT-Sicherheit und weiteren Studien des Fraunhofer ISI nachlesen.
