Abhörsichere Satelliten-Kommunikation
LU Hannover und TÜV Nord setzen auf quantenmechanische Verfahren zur Entwicklung eines neuen Sicherheitsstandards.
Mit dem Aufkommen von Quantencomputern werden die derzeit verwendeten digitalen Chiffrierverfahren entschlüsselbar und sind absehbar nicht mehr sicher. Das Institut für Photonik der Leibniz-Universität Hannover und Alter Technology, ein Unternehmen der TÜV Nord Group, haben eine Forschungskooperation beschlossen, um diese Sicherheitslücke zu schließen. Ziel ist die Entwicklung einer hochintegrierten Quantenlichtquelle mit einem neuen Protokoll für die Erzeugung und den Austausch von Quantenschlüsseln. Das QKD-Verfahren nutzt die Quantenphänomene der Superposition und Verschränkung, um kryptografische Schlüssel zwischen Sender und Empfänger zu teilen. Mit der neuen Technologie soll künftig eine abhörsichere Satellitenkommunikation mit einer Reichweite von mehr als tausend Kilometern möglich werden. Gemeinsam wollen die Partner einen funktionsfähigen QKD-Demonstrator bauen.
Die Grundlage für das QKD-Verfahren bilden Quantenlichtquellen, die verschränkte Photonenpaare emittieren können. Die Quantenlichtquelle kann zum Aufbau einer abhörsicheren Kommunikationsstrecke genutzt werden: Sobald ein Lauscher versucht, die mittels QKD geschützte Verbindung abzuhören, wird dies aufgrund der Verschränkung der verwendeten Quantenschlüssel erkannt. „Derzeit gibt es keine stabilen effizienten und integrierten Lichtquellen mit fortschrittlichen Protokollen hierfür“, sagt Michael Kues, Leiter des Instituts für Photonik der Uni Hannover.
„Derzeit verfügbare Quantenlichtquellen sind zu empfindlich, groß und nicht skalierbar“, erläutert Una Marvet von Alter Technology. „Durch die gemeinsame Entwicklung einer vollkommen integrierten Lichtquelle im Rahmen eines neuartigen Protokolls versprechen wir uns eine höhere Stabilität und Effizienz sowie die Möglichkeit einer einfacheren Massenproduktion zu erreichen.“
Doch bis dahin müssten die Forscher noch zahlreiche Fragen klären. „Um unser Ziel zu erreichen, haben wir mehrere Punkte in Bezug auf Wärmeübertragung, Filterplatzierung und Kopplungseffizienz ermittelt, die im Rahmen des Projekts behandelt werden sollen“, sagt Muhamed Sewidan, der als Doktorand an dem Forschungsprojekt beteiligt ist. Er wird im Laserlabor am Institut für Photonik die Experimente zum Design der Lichtquelle durchführen und seine Forschung an den Alter-Technology-Standorten Sevilla und Glasgow fortführen. Das Unternehmen übernimmt dann die Produktentwicklung.
LU Hannover / RK
Weitere Infos
- Photonische Quantentechnologien (M. Kues), Institut für Photonik, Leibniz Universität Hannover
- Alter Technology, TÜV Nord Group, Sevilla, Spanien
