„Quantum Secure Networks Partnership“ nimmt Arbeit auf

Konsortium verfolgt das Ziel, Technologien zur Quantenkryptographie zu entwickeln und einzusetzen.

Das Fraunhofer-Heinrich-Hertz-Institut übernimmt eine tragende Rolle im neuen europäischen Leitprojekt zur Quanten­kommunikation „Quantum Secure Networks Partnership“. Das im Frühjahr offiziell gestartete Konsortium verfolgt das Ziel, Technologien zur Quanten­krypto­grafie zu entwickeln und einzusetzen. Damit soll eine hochsichere Übertragung von Informationen über Kommuni­kations­netze ermöglicht werden. QSNP läuft über eine Zeitspanne von 3,5 Jahren bis September 2026 und ist mit einem Gesamtbudget von 25 Millionen Euro ausgestattet.

Abb.: Karte der euro­pä­ischen Mit­glie­der des QSNP. (Bild: Quantum...
Abb.: Karte der euro­pä­ischen Mit­glie­der des QSNP. (Bild: Quantum Flag­ship, Horizon Europe Pro­gramme, EU)

Digitale Kommunikation ist ein zentraler Bestandteil der Vernetzung, die in den letzten Jahren immer weiter voran­ge­schritten ist. Die steigende Zahl der weltweit vernetzten Geräte und Systeme – und der zwischen ihnen übertragenen Informationen – macht deutlich, wie wichtig der Schutz sensibler Daten ist. Daher muss das Bewusstsein dafür geschärft werden, dass die meisten Netze öffentlich zugänglich und damit ein leichtes Ziel für Cyberangriffe sind. Cybersecurity ist daher ein Hauptanliegen vieler Nutzer. Derzeit beruhen die meisten Verschlüs­selungs­techniken zur Sicherung von Informationen jedoch auf Methoden, die durch den ständigen Anstieg der Rechen­leistung angreifbar geworden sind.

Vor diesem Hintergrund bringt das QSNP-Projekt mehr als vierzig Partner aus ganz Europa zusammen, die von Hochschulen über Forschungs­einrich­tungen und Ausgründungen bis hin zu Netzwerk- und Kryptographie-Integratoren sowie Tele­kommu­ni­ka­tions­unter­nehmen reichen. Das Fraunhofer-HHI unterstützt das QNSP-Konsortium mit seiner Expertise in photonischer Integration. Das Team ermöglicht die Realisierung von photonisch integrierten Schaltungen für die Quanten­kommu­ni­kation.

Insbesondere InP-basierte Einzel­photonen­detektoren erlauben auch bei Raum­temperatur die effiziente Erkennung in den klassischen Tele­kommuni­kations­bändern. Darüber hinaus leistet die PolyBoard-Plattform die Integration von Komponenten unter­schied­licher Material­systeme, die für die jeweilige Anwendung optimiert sind. Auf diese Weise fungiert die Plattform als quanten­optisches Motherboard.

QSNP verfolgt im Wesentlichen drei Ziele. Erstens entwickelt das Konsortium fort­schritt­liche Quanten­techno­logien für sichere Quanten­kommuni­kations­netze, um der ständig wachsenden Rechen­leistung und der zunehmenden Komplexität von Algorithmen – auch für Quanten­computer – zu begegnen. Das bedeutet, dass die beteiligten Forscher Protokolle der nächsten Generation entwickeln und einsetzen werden, die auf Verschlü­sselungs­techniken der Quanten­schlüssel­ver­teilung basieren und dazu beitragen können, die erforder­lichen Sicherheits­voraus­setzungen für die Netze zu verringern. Darüber hinaus möchte das Team den Anwendungs­bereich der sicheren Kommunikation erweitern und forscht an neuen Verfahren, die möglicher­weise über die bisherigen Techniken hinaus­gehen.

Zweitens zielt QSNP darauf ab, diese innovative Quanten­krypto­graphie-Technologie nicht nur auf Komponenten-, System- und Netzebene zu integrieren, sondern auch in bestehende Tele­kommuni­kations­systeme und Post-Quantum-Protokolle einzubringen. Damit wird eine zusätzliche Schicht hochsicherer Kommunikation in diesem hybriden Netz gewährleistet. Abschließend will das Projektteam die entwickelte Technologie zusammen mit den erworbenen Kenntnissen und Fähigkeiten in die Praxis bringen. Die Technologie soll in verschiedenen Anwend­ungs­fällen eingesetzt werden, insbesondere bei der Bereitstellung zentraler europäischer Technologien für staatliche Infra­strukturen wie der Europäischen Quanten­kommuni­kations­infra­struktur EuroQCI.

Die Mitglieder des QNSP-Projekts sind daran interessiert, die potenziellen Nutzer zu identifizieren, um robuste Lösungen für industrielle Anforderungen zu liefern: Sei es für die Authenti­fi­zierung, sichere Lang­zeit­speicherung, Schutz kritischer Infra­strukturen, Uhren­synchro­ni­sierung oder für andere Primitive als QKD. Darüber hinaus soll das Projekt die Grundlage für künftige Anwendungen bilden, die neue Kapazitäten nutzen, kosten­günstige Funktionen evaluieren, den Aufwand der Integration messen und neue Bereiche erkunden, in denen Quanten­techno­logien derzeit unerschlossene Märkte erobern könnten.

Fh.-HHI / RK

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