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.

Abb.: Sie entwickeln eine effi­ziente Quanten­licht­quelle für die...
Abb.: Sie entwickeln eine effi­ziente Quanten­licht­quelle für die Er­zeu­gung und den Aus­tausch von Quanten­schlüs­seln: Michael Kues (l.), Leiter des Instituts für Photonik und Vor­stand im Ex­zel­lenz­cluster PhoenixD an der LU Hannover, und Muhamed Sewidan. (Bild: LU Hannover)

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

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