Wie können Daten sicher übertragen werden? Eine Frage, die sich in der digitalen Welt von heute immer dringender für Behörden und Unternehmen, insbesondere im Kontext von Industrie 4.0, und auch für Privatpersonen stellt. Benötigt werden Lösungen, die auch den Sicherheitsanforderungen kommender Jahre und Jahrzehnte gewachsen sind. Die Quantenverschlüsselung sticht dabei besonders hervor. Sie ermöglicht es, die Sicherheit der Datenübertragung auf die Gültigkeit grundlegender Gesetze der Quantenphysik zurückzuführen.
Am 12. November 2019 fand das Kick-Off der ersten Projektphase der Forschungsinitiative QuNET (Quantum Network) statt. Ziel der Initiative ist es, die Grundlagen für ein nationales Quantennetzwerk zu schaffen. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) arbeitet dabei an praxistauglichen Lösungen der satellitenbasierten Quantenkommunikation, um Schlüssel über große Distanzen hinweg sicher zu vereinbaren. Bisher ist dies nur über wenige 100 Kilometer möglich. Unter Einsatz von Satelliten können Schlüssel hingegen prinzipiell zwischen beliebigen Orten auf der Erde vereinbart werden. Die Forschungsinitiative QuNET wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und vom Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und
Feinmechanik geleitet.
Das DLR-Institut für Kommunikation und Navigation blickt auf eine über 20-jährige Forschung und zahlreichende Ergebnisse im Bereich der optischen Freiraumkommunikation zurück. Da die Protokolle der Quantenkommunikation die Handhabung einzelner Photonen erfordern, muss die Übertragung sehr effizient sein, das heißt möglichst viele der gesendeten Photonen müssen zur Schlüsselerzeugung beitragen. Außerdem müssen Fremdeinstrahlungen vermieden werden. Die Atmosphäre ist dabei sowohl im Bezug auf Dichteschwankungen als auch durch Streuprozesse störend.
Das DLR-Team trägt in der ersten Projektphase ein Testsystem am Boden bei, das verschiedene Quanten-Quellen und -Empfänger verbinden wird. Dazu können die Wissenschaftler auf eigene frühere Entwicklungen zurückgreifen: Insbesondere wird die Systemtechnik des OSIRISv3-Laserkommunikationsterminals als Basis der Sendeeinheit für die Quantenkommunikation genutzt, während auf der Empfängerseite Entwicklungen aus dem Multi-Terrabits-pro-Sekunde-Übertragungssystem THRUST genutzt werden.
Über das Projekt
Die Forschungsinitiative QuNET (Quantum Network) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Die erste Projektphase "QuNET-alpha – Demonstrationsexperiment zur Kommunikation unter Einsatz von Quantentechnologien" ist bis Ende 2020 angesetzt. Zum QuNET-Forschungsverbund gehört das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik als Koordinator sowie das Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik (Heinrich-Hertz-Institut), das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
