Teststrecke für Quantenschlüssel
Quantum-Key-Distribution-Teststrecke in Ulm eröffnet.
Patientendaten, finanzielle Transaktionen oder hochsensible politische Informationen sollen vor Spionage und Angriffen möglichst sicher sein. Auf dem Campus der Universität Ulm ist mit der neuen Quantum Key Distribution-Strecke jetzt ein Stück Forschungsinfrastruktur in Betrieb gegangen, mit der Forscher der Universität und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt die Übertragung von Informationen mit Quantenschlüsseln testen und weiterentwickeln wollen. Damit beginnt für die Wissenschaftsstadt und die Region eine neue Ära der Quantenkommunikation!
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Quantenbasierte Kommunikationstechniken sind die Zukunft der Informationsübertragung: Mit ihnen lassen sich Daten besonders sicher versenden und empfangen, und unbemerkte Lauschangriffe sind nicht möglich. Um an dieser Technik zu forschen, haben die Universität Ulm und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) am Oberen Eselsberg eine gemeinsame Quantum-Key-Distribution-Teststrecke errichtet und am Montag, 27. Januar, erstmals erfolgreich getestet. „Wir schicken erstmals Bits und Informationen zwischen der Uni Ulm und dem DLR hin und her“, sagte Universitätspräsident Michael Weber. Joachim Ankerhold, Vizepräsident für Forschung, ergänzte: „Das ist der Einstieg in ein Forschungsprogramm, von dem die ganze Region profitieren wird.“ Das DLR bringt seine Expertise in der optischen Kommunikation, Raumfahrt und Quantencomputing in das Projekt ein. Zur Vorführung an der Uni Ost kamen rund zwanzig Gäste, darunter auch Oberbürgermeister Martin Ansbacher.
Die rund 2,5 Kilometer lange QKD-Strecke – in Baden-Württemberg ist es die erste zwischen einer Universität und einer außeruniversitären Einrichtung – verläuft zwischen der Uni Ost und dem Institut für Quantentechnologien des DLR. Für den Test standen sowohl Sender als auch Empfänger in einem Labor der Universität. Als Beispiel-Information dienten medizinische Patientendaten, die von einem Computer auf den anderen übertragen und dafür über eine bereits existierende Glasfaserverbindung zum DLR-Institut und wieder zurück versandt wurden. Dies zwar auf konventionellem Weg; der Schlüssel zum Zugang zu diesen Informationen wurde allerdings quantenbasiert übermittelt. Er kann nicht unbemerkt durch einen Hackerangriff abgehört werden. Dieses Szenario wurde ebenfalls simuliert. „Wir können zwar nicht verhindern, dass jemand zuhört, werden es aber aufgrund der Quantenmechanik immer merken“, erklärte Ankerhold. „Dafür nutzen wir die Quanteneigenschaften von Licht.“ Der Quantenschlüssel wird mithilfe von Photonen erzeugt.
Die neue Form der Informationsvermittlung soll insbesondere überall dort zum Einsatz kommen, wo es um hochsensible, persönliche Daten geht, eben wie im medizinischen Bereich. Ein interdisziplinäres Team der Universität Ulm wird die neue QKD-Strecke für die Grundlagenforschung in den Bereichen Kryptografie, Verschränkung von Quantenbits bis hin zu Quantencomputern und Radaranwendungen nutzen; das DLR konzentriert sich auf die anwendungsnahe Forschung und Weiterentwicklung. Auch gemeinsame Experimente sollen stattfinden.
Die für die Verschlüsselung notwendigen Geräte wurden von Quantum Optics Jena bereitgestellt. Das Start-up hat auch eine passende Software entwickelt. „Wir machen die Quanten am Bildschirm sichtbar“, so Geschäftsführer Kevin Füchsel. Wie Quantenverschlüsselung funktioniert, erklärt er so: „Wir nutzen verschränkte Photonenpaare und messen ihre Eigenschaften. Dadurch generieren wir jede Minute einen neuen, kryptografischen Quantenschlüssel. Wenn ein Angreifer im System ist, sieht man die Störung sofort.“ Sende- und Empfängermodule wirken von außen eher unspektakulär: Die schwarzen Kästen sind mit einem Glasfaserkabel verbunden, das 2,5 Kilometer zum DLR und wieder zurück führt.
Die nächsten Schritte sind schon geplant: Die Universität Ulm und das Karlsruher Institut für Technologie sollen über die Universität Stuttgart durch eine QKD-Strecke miteinander verbunden werden. Diese Aktivitäten sind Teil der Gesamtstrategie des landesweiten Innovationscampus QuantumBW, in dem Unternehmen und Forschungseinrichtungen Baden-Württembergs die Quantenrevolution vorantreiben und quantentechnologische Forschung in die Anwendung bringen.
U. Ulm / DE
