Fraunhofer-Gesellschaft
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Quantenkommunikation

Quantenkommunikation nutzt die Prinzipien der Quantenmechanik wie Quantenverschränkung und Quantensuperposition, um Informationen nahezu abhörsicher zu übertragen. Zentrales Konzept ist die Quantenschlüsselverteilung (QKD), um einen sicheren Schlüssel zwischen zwei Parteien zu teilen. Findet ein Abhörversuch statt, kann diese Manipulation durch Abweichungen in der statistischen Verteilung sofort erkannt wird. Es gibt bereits kommerzielle Anwendungen und erste Kunden, die die Technologien erproben. In Pilotprojekten wie der Initiative QuNet konnten Netzwerkknoten an mehreren Standorten in Berlin miteinander verbunden werden. Um Quantenkommunikation über große Entfernungen zu ermöglichen, wird an Quantenrepeatern bzw. satellitenbasierter Technologie geforscht.

Wo kommt Quantenkommunikation zum Einsatz?

Sichere Kommunikation ist in vielen Bereichen essenziell, etwa für eine nahezu abhörsichere Regierungs- und Militärkommunikation. Banken und Finanzinstitutionen können mit Quantenkommunikation sichere Transaktionen und Datenübertragungen gewährleisten. Und im Gesundheitswesen lassen sich damit sensible Patientendaten besser schützen.

Einblicke in die Fraunhofer-Forschung

 

© Fraunhofer IOF

Hochsichere Kommunikationsnetzwerke für die digitale Zukunft

Die Forschungsinitiative »QuNET« schafft die Basis für sichere, robuste IT-Netze, die gegen Cyberangriffe von morgen gewappnet sind. Entwickelt werden Technologien für Faser- & Freistrahllinks, Einzelphotonenquellen und -detektoren, die zu einem Gesamtkonzept verknüpft werden. In Schlüsselexperimenten wurde ein solches Netzwerk bereits in Jena und Berlin aufgebaut.

 

© Fraunhofer IOF

Bestehende Glasfasernetze werden quanten-ready

Quantenschlüsselverteilung (QKD) zur hochsicheren Datenübertragung in bestehende Glasfasernetze zu integrieren, ist Ziel des Forschungsprojekts Q-net-Q. Getestet wird diese Technologie zunächst für sensible Anwendungen wie die sichere Übermittlung von Patientendaten, um vor allem ländliche Regionen besser medizinisch zu versorgen. Perspektivisch ist der Ausbau eines europaweiten Quantenkommunikationsnetzes geplant. Im Aufbau befindet sich derzeit ein Weitverkehrs-QKD-Link zwischen Berlin und Frankfurt/Main über Erfurt.

 

Ein interkontinentales Quantenkommunikationsnetzwerk

Fraunhofer entwickelt mit Partnern ein interkontinentales Quantenkommunikationsnetzwerk zwischen Deutschland und Kanada, bei dem verschränkte Photonen über Satelliten übertragen werden. Im Fokus des Projekts »Hyperspace« stehen eine hochdimensionale Verschränkung und robuste Quantenschlüsselverteilung.

 

© Fraunhofer ILT

Das Internet der Zukunft

Künftig könnten auch Quantenprozessoren in einem Netzwerk verbunden sein, um mehr verteilte Rechenpower zu schaffen. Ein internationales Forscherteam mit Fraunhofer-Beteiligung arbeitet am Quanteninternet und hat eine Netzwerkverbindung zwischen Quantenprozessoren über große Entfernungen realisiert.

 

© Fraunhofer ILT

Interview: »Zukunftsmarkt Quantentechnologien strategisch angehen«

Im Interview spricht Dr. Bernd Jungbluth vom Fraunhofer ILT in Aachen über technologische Potenziale und Wow-Effekte in der Quantentechnologie und gibt Einblicke in die Forschungsaktivitäten seines Instituts und im Land Nordrhein-Westfalen.

 

© Adobe Stock/Inna

Innovationshub für Quantenkommunikation

Ziel des Vorhabens »Schirmprojekt Quantenkommunikation Deutschland« (SQuaD) im Innovationshub ist es, eine zentrale Anlaufstelle für Expertise und Infrastruktur der Quantenkommunikation in Deutschland zu etablieren. Dazu werden Akteure aus Forschung und Industrie zusammengeführt und bestehende Forschungsaufbauten der Partner zu öffentlich nutzbaren Testbeds für Quantenkommunikationstechnologie erweitert.

 

© iStock

Chip-basierte Generierung von Zufallszahlen

Ein kompakter Chip soll in hoher Geschwindigkeit Zufallszahlen auf Basis von quanten-photonischen Effekten für die kryptografische Schlüsselerzeugung generieren. Damit könnte er Kommunikationssysteme von Behörden, Banken, KRITIS und dem Internet der Dinge absichern.