Erfurt wird Knotenpunkt für Quantenkommunikation

Mit verschiedenen Projekten treiben Land, Bund und die Europäische Union den Ausbau eines Netzwerks zur Quanten­kommuni­kation in Deutschland voran. Bereits bestehende Teststrecken zur Erforschung quanten­ge­sicherter Faser­ver­bindungen zwischen Erfurt und Jena sollen jetzt durch neue Abschnitte in Richtung Nordhausen sowie perspek­tivisch Berlin und Frankfurt am Main erweitert werden. Am 31. August fiel am Fraunhofer-Zentrum in Erfurt der Startschuss für den weiteren Streckenausbau, der im Rahmen des Forschungs­projektes Q-net-Q erfolgt.

Mit Mitteln des Landes Thüringen wurde bereits eine Glasfaser-Teststrecke zwischen dem Fraunhofer-Institut für angewandte Optik und Feinmechanik in Jena und dem Fraunhofer-Zentrum in Erfurt etabliert. Hier wurden auf einer Distanz von 75 Kilometern – im Rahmen der durch das Bundes­ministerium für Bildung und Forschung geförderten Initiative QuNET – bereits erfolgreich Quantenschlüssel ausgetauscht.

Der besondere Clou dabei: Für die Teststrecke konnte auf eine bereits bestehende Infrastruktur aus konventionellen Tele­kommu­ni­kations-Glasfasern zurück­ge­griffen werden. Das bedeutet, es musste keine neue, aufwändig zu instal­lierende Infrastruktur realisiert werden. Gegenstand der Forschung ist aktuell, wie sich die neusten Systeme zur Quanten­schlüssel­ver­teilung in diese bestehenden Netzwerke integrieren und für verschiedene Anwendungs­felder nutzbar machen lassen.

Um dieser Frage nachzugehen, ist eine Erweiterung der Teststrecke geplant, die jetzt weiter voran­schreitet. An die bereits bestehende Verbindung zwischen Jena und Erfurt werden bis 2024 die Thüringer Gemeinden Nordhausen und Sundhausen angeschlossen. Weiterhin wird innerhalb von Jena auch das Universitäts­klinikum an die Teststrecke angekoppelt. Damit wird die faserbasierte Teststrecke auf eine Gesamtlänge von mehr als 150 Kilometern ausgedehnt. Bis voraus­sichtlich Ende 2024 sind weitere Strecken­abschnitte bis nach Berlin und Frankfurt am Main geplant.

Drehkreuz dieses geplanten Netzwerks wird dabei das Fraunhofer-Zentrum in Erfurt sein. Die Netzwerk­erweiterung und der damit verbundene Ausbau strategischer Kooperationen auf dem Gebiet der Kommunikations- und Informations­technik erfolgt im Rahmen eines neuen Forschungs­projekts mit Namen Q-net-Q. Darin sollen unter Leitung der Hochschule Nordhausen und mit Beteiligung des Fraunhofer-IOF zunächst exemplarisch die Anwendungs­potenziale der hochsicheren Quanten­kommunikation für tele­medi­zinische Software getestet werden.

Der leitende Gedanke dahinter: Häufig leiden speziell ländliche Regionen unter einem gravierenden Mangel an Ärzten. Ein schnellerer und vertraulicher Austausch von Patienten­daten zwischen urbanen und ländlichen Räumen könnte die medizinische Versorgung in Zukunft daher nicht nur bequemer und effizienter gestalten, sondern im Zweifelsfall sogar Leben retten.

Vor diesem Hintergrund wird auch die Thüringer Gemeinde Sundhausen als Beispiel für eine ländliche Region an die neue Glasfaser-Teststrecke angebunden werden. Erste konkrete Anwendungs­fälle für den neuen Strecken­abschnitt zwischen Sundhausen und dem Universitäts­klinikum Jena sollen zum einen im Bereich der Nach­betreuung für Post-COVID-Patienten liegen, zum anderen in der neurologischen Früh­erkennung mittels digitaler Tests.

Auf den weiteren, geplanten Strecken­abschnitten bis nach Berlin und Frankfurt am Main wird hingegen perspek­tivisch der Daten­austausch zwischen Rechen­zentren und in Hoch­geschwin­dig­keits­ver­bindungen im Mittelpunkt der Forschung stehen. „Im Rahmen des Projekts Q-net-Q wollen wir grund­sätzlich erforschen, wie die physikalisch sicher erzeugten Quanten­schlüssen aus QKD-Systemen im heutigen Internet zur Absicherung von Kommuni­kations­wegen effizient integriert werden können“, erklärt Thomas Hühn von der Hochschule Nordhausen das über­ge­ordnete Projektziel.

Das Projekt Q-net-Q wird im Rahmen des europäischen Programmes EuroQCI umgesetzt. Die EU und das BMBF fördern das Projekt mit insgesamt 11,8 Millionen Euro. Dem Forschungs­verbund Q-net-Q gehören neben dem Fraunhofer-IOF und der Hochschule Nordhausen, die als Konsortial­führer fungiert, weitere fünf akademische Partner an: die TU München, die TU Berlin, die Uni Erlangen-Nürnberg, sowie das Fraunhofer-HHI. Weiterhin sind mit der Utimaco GmbH und der DE-CIX Management GmbH auch zwei Industrie­partner in das Projekt involviert.

Fh.-IOF / RK

Weitere Infos

• Projekt Q-net-Q, Bundesministerium für Bildung und Forschung, Berlin
• Abt. Zukunftstechnologien, Fraunhofer-Institut für angewandte Optik und Feinmechanik, Jena