Fachgruppentreffen der QuNET-Initiative
QuNET entwickelt hochsichere Kommunikationssysteme auf Basis neuester Quantum Technology.
In der ersten März Woche trafen sich die Experten Dr. Nino Walenta, Jan Krause, Dr. Andy Schreier, Stephanie Renneke, Jerome Wiesemann, Dr. Moritz Kleinert, Martin Kresse, Dr. Patrick Runge und Pascal Rustige mit 54 Teilnehmern aus Industrie und Forschung im Rahmen der QuNET-Initiative inklusive ihrer 12 QuNET+ Projekte in unserem Showroom Science Tech Space.
Besonders spannend war die Diskussion darüber, wie ein QKD Netzwerk für den sicheren Austausch von Informationen zwischen Behörden realisiert werden kann. In verschiedenen Arbeitsgruppen wurden wichtige Forschungsbedarfe identifiziert und zukünftige Schlüsselexperimente geplant.
QuNET-Initiative beim Besuch des deutschen Bundespräsidenten
Fraunhofer IOF präsentiert beim Bundespräsidenten Quantenschlüsselverteilungsmodell im Rahmen der QuNET-Initiative für hochsichere Kommunikationssysteme und betont die zukunftsweisende Rolle der Quantenforschung in globalen Kommunikationssystemen.
Die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte QuNET-Initiative entwickelt die Grundlagen für hochsichere Quantenkommunikationssysteme mit modernster Quantentechnologie. Die Systeme für eine praktisch abhörsichere Kommunikation können so den Weg für langfristige Datensicherheit und technologische Souveränität ebnen.
Anlässlich des Besuchs des Bundespräsidenten am Fraunhofer IOF in der vergangenen Woche stellten QuNET-Forscher ein Modell zur Quantenschlüsselverteilung(QKD) vor. Es demonstrierte den Austausch von Quantenschlüsseln zwischen einem Satelliten und zwei Bodenstationen. Ein solches System könnte eines Tages die Grundlage für ein globales Quantennetzwerk bilden.
Frank-Walter Steinmeier konnte das Exponat und die dahinter stehende Forschung hautnah erleben und beobachten, wie durch die Veränderung der Quantenzustände Interferenzsignale nachgewiesen werden können.
Auch in anderen Projekten wie HYPERSPACE erforscht das Fraunhofer IOF die Zukunft der Kommunikation mit Quanten und unterstreicht damit die Bedeutung der Quantenforschung im Bereich der globalen Kommunikationssysteme.
San Francisco / 30. Januar bis 01. Februar 2024
QuNET-Initiative auf der SPIE Photonics West 2024
Auf der größten internationalen Messe für photonische Technologien präsentierte die QuNET-Initiative ihre aktuellen Systeme zur sicheren Quantenkommunikation.
Vom 30. Januar bis 1.Februar lud die SPIE Photonics West, die größte internationale Messe für neueste Entwicklungen im Bereich der optischen und photonischen Technologien, Vertreter und Vertreterinnen aus Forschung und Industrie nach San Francisco ein. Mit ihren aktuellen Technologiesystemen zur sicheren Quantenkommunikation war auch die QuNET-Initiative auf der Messe vertreten.
Das Konsortium konnte den interessierten Besuchern und Besucherinnen anhand verschiedener Exponate die Bandbreite seiner derzeitigen Forschung zu hochsicheren Kommunikationssystemen zeigen. So wurde anhand eines Modells zur Quantenschlüsselübertragung (QKD) die Übertragung von verschränkten Quantenzuständen zwischen einem Satelliten und zwei Bodenstationen anschaulich dargestellt. Das verdeutlichte die Potentiale der Quantentechnologien und der durch die QuNET-Initiative entwickelten Systeme im Bereich der praktisch abhörsicheren Kommunikation.
QuNET- Initiative auf dem Cyber Security Summit 2023
Quantenschlüsselübertragung im Fokus: QuNET-Initiative präsentiert auf dem Cybersicherheitsrat innovative Technologien zur sicheren Kommunikation. Demonstration eines Quantenschlüsselaustauschs und Einblick in miniaturisierte Lichtleiter und Optiken
Am 28. November lud der Nationale Cybersicherheitsrat Vertreterinnen und Vertreter aus Wirtschaft, Wissenschaft, Politik und Zivilgesellschaft zum Cybersicherheitsrat nach Berlin ein. Mit einem spannenden Setup zur Quantenschlüsselverteilung war auch die QuNET-Initiative vor Ort.
Der Einsatz innovativer Technologien zur Verschlüsselung von Daten ist vor allem in den Bereichen Sicherheit und Verteidigung wichtig. Zu diesem Zweck entwickelt die QuNET-Initiative hochsichere Kommunikationssysteme auf Basis moderner Quantentechnologien.
Auf dem Cyber Security Summit präsentierte das QuNET-Konsortium eine Demonstration eines Quantenschlüsselaustauschs von einem Satelliten zu zwei Bodenstationen. Es war nicht nur möglich, etwas über den Quantenzustandstransfer zu lernen, sondern auch praktisch mit dem Aufbau zu interagieren, z.B. durch das Blockieren eines Übertragungsweges. Miniaturisierte Lichtleiter und Optiken konnten auch durch ein Mikroskop bewundert werden, das einen Senderchip für die Quantenschlüsselübertragung zeigte (QKD).
QuNET- Initiative auf dem Digital Summit 2023
Quantenkommunikation zum Schutz digitaler Kommunikation: QuNET-Initiative präsentiert auf dem Digitalgipfel 2023 innovative Exponate zur Quantenschlüsselübertragung. Die Entwicklung hochsicherer Systeme trägt zur Abwehr von Cyberangriffen und zum Schutz der digitalen Gesellschaft bei.
Am 20. und 21. November fand in Jena der Digitalgipfel 2023, Markt der digitalen Möglichkeiten statt. Besucher:innen konnten auf dem Digitalgipfel eine Simulation der Quantenkommunikation erleben, mittels Quantenschlüsselaustausch zwischen zwei Satelliten und einer Bodenstation. Sie könnten auch einen Blick durch ein Mikroskop in die Welt der miniaturisierten Lichtleiter und Optiken werfen, aus denen der Senderchip für die Schlüsselübertragung besteht.
Sichere Kommunikationssysteme sind der Kern einer digitalen Gesellschaft. Sei es beim Austausch vertraulicher Nachrichten zwischen Behörden oder bei der Langzeitspeicherung sensibler (Firma) Daten: Datenschutz und Sicherheit sind das Rückgrat der digitalen Gesellschaft und bilden die Grundlage einer auf Innovation basierenden Wirtschaft.
Die QuNET-Initiative entwickelt hochsichere Systeme auf Basis modernster Quantentechnologie, um die digitale Kommunikation z.B. vor Cyberangriffen zu schützen. Im Rahmen des Digital Summit präsentiert das Forschungskonsortium spannende Exponate zur Quantenschlüsselübertragung (QKD).
Dritte QuNET-Mitgliederversammlung in Jena
QuNET-Konsortien beraten über Projektentwicklung und zukünftige Pläne bei der dritten Mitgliederversammlung in Jena. Erfolgreiches Schlüsselexperiment in Ad-hoc hybrid-heterogenen Quantenschlüsselübertragungsnetzwerken vorgestellt.
Vom 09. bis 10. November fand in Jena die dritte Mitgliederversammlung der QuNET/QuNET+Konsortien statt. Vertreterinnen und Vertreter der fünf Kerninstitute: Fraunhofer IOF; Fraunhofer Heinrich Hertz Institut HHI; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. DLR; Max Planck Institut die Physik des Lichts und der FAU Erlangen-Nürnberg sowie Mitarbeiter und Forschende der QuNET+Projekte, des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, des VDI e.V./VDE sprachen über die Projektentwicklung, erste Erfolge und natürlich darüber, wie sich die Projekte in Zukunft entwickeln werden.
Matthias Goy, Forscher am Fraunhofer IOF, hielt einen Vortrag über das erste erfolgreiche Schlüsselexperiment 1 zur Ad-hoc hybrid-heterogenen Quantenschlüsselübertragung (QKD)-Netzwerken im Großstadtbereich. Auch unser Institutsleiter Andreas Tünnermann berichtete aus dem Lenkungkreis über aktuelle Ergebnisse und warf einen ersten Blick in die Zukunft der QuNET-Projekte. Während des Treffens wurden auch die nächsten Schlüsselexperimente für die Jahre 2024 und 2025 besprochen.
Darüber hinaus gab es zwei spannende Workshops für die Teilnehmer:innen. Im Mittelpunkt des Workshops des Trägerprojekts Quantenkommunikation Deutschland „SQuaD“ standen Technologietransfer und Standardisierung. In einer qp-tech.edu-Fortbildung zum Thema „Einführung in Quantentechnologien“ beschäftigten sich die Teilnehmer mit Quantenbildgebung, Quantensensorik und Metrologie. Untermauert wurden die theoretischen Impulse mit praktischen Experimenten.
„Dies war das erste persönliche Treffen dieser Art der QuNET-Initiative. Es war daher beeindruckend zu sehen, wie eng die einzelnen Projekte bereits zusammengewachsen sind und auf ein gemeinsames Ziel hinarbeiten“, fasst Dr. Friederike Fohlmeister (DLR), die dritte QuNET-Mitgliederversammlung zusammen.
Auf dem Weg zur sicheren Kommunikation der Zukunft
Forschenden aus Jena, Berlin, Erlangen und Wessling ist der erfolgreiche Austausch von Quantenschlüsseln zwischen zwei Punkten mit einer Kombination aus Freistrahl- und Faserverbindungen gelungen. Das Experiment wurde im Rahmen der
QuNET-Initiative, einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Pilotprojekt, umgesetzt.
Auf dem Weg zur hochsicheren Kommunikation der Zukunft wurde ein weiterer Meilenstein erreicht. In einem Schlüsselexperiment haben die beteiligten Institute – das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, das DLR Institut für Kommunikation und Navigation sowie die beiden Fraunhofer-Institute für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF und das Heinrich-Hertz-Institut HHI – gezeigt, dass sich quantengesicherte Punkt-zu-Punkt-Verbindungen realisieren lassen. Sie stellten im Rahmen eines Schlüsselexperiments eine quantengesicherte Verbindung auf einer knapp zwei Kilometer langen Teststrecke in Jena her. Dabei kombinierten sie Übertragungen von Quantenschlüsseln via Freistrahl- und Faserverbindungen und erzielten tagsüber Übertragungsraten im Kilobitbereich pro Sekunde.
Um einen Einblick in das Geschehen zu bekommen, besuchten am 23.05.2023 das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und VDI/VDE Innovation Technik das Experiment in Jena. Daniel Behrendt (BMBF), Dirk Ziemann (BMBF), Fabienne Haupert (VDI/VDE) und Kristian Döbrich (VDI/VDE), besichtigten die Labore und Schauplätze des Experiments. Die Vertreter der einzelnen Institute – Florian Moll (DLR), Ömer Bayraktar (MPL), Nino Walenta (HHI), Anja Milde, Andreas Tünnermann, Thorsten Goebel, Fabian Steinlechner und Matthias Goy (alle IOF) – besprachen anschließend mit der Delegation aktuelle und zukünftige Herausforderungen im Bereich Datensicherheit und Quantenkommunikation.
Hier finden Sie die vollständige Pressemitteilung des Fraunhofer IOF.
Stark-Watzinger:
Deutschland in den Quantentechnologien einen Platz an der Weltspitze sichern
Bundesregierung stellt gemeinsam mit Wissenschaftsorganisationen drei Milliarden Euro für Zukunftstechnologie
Das Bundeskabinett hat heute das Handlungskonzept Quantentechnologibereiten beschlossen. Es wurde federführend vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) erarbeitet.
„Quantentechnologien sind eine Schlüsseltechnologie der Zukunft mit enormem Potenzial für unsere Gesellschaft und Wirtschaft. Ihre Anwendungsmöglichkeiten reichen von der Simulation neuer Medikamentenwirkstoffe bis hin zu abhörsicherer Kommunikation. Mit dem neuen Handlungskonzept wollen wir Deutschland in den Quantentechnologien einen Platz an der Weltspitze und unsere technologische Souveränität sichern. Das Handlungskonzept bildet den gemeinsamen politischen Gestaltungsrahmen und fokussiert auf drei Handlungsfelder: Quantentechnologien in die Anwendung bringen, Technologieentwicklung zielgerichtet vorantreiben und exzellente Rahmenbedingungen für ein starkes Ökosystem schaffen. Hierfür wird die Bundesregierung gemeinsam mit den Wissenschaftsorganisationen rund drei Milliarden Euro bereitstellen.“
Hintergrund
Das Handlungskonzept Quantentechnologien bildet den koordinierenden strategischen Rahmen für die Aktivitäten der Bundesregierung in den Quantentechnologien in den Jahren 2023 bis 2026. Hierfür stellt die Bundesregierung insgesamt 2,18 Milliarden Euro bereit. Die Wissenschaftsorganisationen tragen 850 Millionen Euro bei. Unter Federführung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) haben das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), das Bundesministerium der Finanzen (BMF), das Bundesministerium des Innern und für Heimat (BMI), das Bundesministerium der Verteidigung (BMVg), das Bundesministerium für Gesundheit (BMG) sowie das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) an dem Entwurf des Handlungskonzepts mitgewirkt.
Das ressortübergreifende Konzept gliedert sich in drei Handlungsfelder: Das erste Handlungsfeld befasst sich mit der Entwicklung anwendungsreifer Produkte, was Deutschland dabei helfen wird, einen selbstbestimmten Weg im internationalen Wettbewerb zu gehen. Das zweite Handlungsfeld nimmt die zielgerichtete Technologieentwicklung in den Blick. Insbesondere im Bereich Quantencomputing soll Deutschland ein zentraler Akteur werden und durch die Mitgestaltung von Standards und Normen künftige Märkte sichern. Das dritte Handlungsfeld stellt die Förderung eines starken Ökosystems in den Vordergrund. Insbesondere Gründer, die Vernetzung von Wissenschaft und Wirtschaft sowie der Auf- und Ausbau einer starken Fachkräftebasis stehen hierbei im Fokus.
Weitere Informationen
www.bmbf.de/handlungskonzept-quantentechnologien
www.quantentechnologien.de/handlungskonzept-quantentechnologien
QuNET auf der Hannover Messe 2023
Nach einer nahezu dreijährigen Unterbrechung fand die Hannover Messe 2023 zum ersten Mal wieder in gewohntem Format statt. Vom 17.04.-21.04. präsentierten rund 4000 Unternehmen aus dem Maschinenbau, der Elektro- und Digitalindustrie sowie der Energiewirtschaft ihre Technologien und Lösungen für eine vernetzte und klimaneutrale Industrie. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ist dort ebenfalls mit seinem Projekt QuNET vertreten.
Friederike Fohlmeister vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und Roman Mouchel vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF standen vor Ort den zahlreichen Besucher für Fragen und Anregungen zur Seite. Unter den Interessierten war auch Bundesministerin für Bildung und Forschung Bettina Stark-Watzinger, die den Stand am ersten Tag der Messe besuchte.
Nationale Konferenz IT-Sicherheitsforschung des BMBF
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) veranstaltet vom 13. bis 15. März 2023 die Nationale Konferenz IT-Sicherheitsforschung 2023 (#its_konf23). Das Leitmotiv lautet: „Die digital vernetzte Gesellschaft stärken“.
Auf der Veranstaltung im Cafe Moskau in Berlin erwartet die Teilnehmenden ein abwechslungsreiches Programm aus wissenschaftlichen und gesellschaftspolitischen Inhalten in Form von Diskussionen, Präsentationen, Ausstellungen und Workshops.
Tickets für die Konferenz am 14. und 15. März 2023 sind noch buchbar (Präsenz 115 Euro / Online 65 Euro): www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/nationale-konferenz-it-sicherheitsforschung-2023/anmeldung
Alle wichtigen Informationen rund um die Konferenz finden Sie hier www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/nationale-konferenz-it-sicherheitsforschung-2023
Fachgruppentreffen der QuNET-Initiative
Vom 28. Februar bis 1. März 2023 kamen 65 Mitglieder der Fachgruppen im Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik in Jena zusammen. Ziel des Treffens war es, sich über den neusten Forschungsstand auszutauschen. Der erste Tag begann mit einer Vorstellung der Gesamtnetzarchitektur und den Sicherheitsaspekten. Daran anschließend wurden Komponenten und Schnittstellen sowie Szenarien und Schlüsselexperimente präsentiert. Nach jeder Präsentation fand ein World-Café statt, in dem sich die Expert*innen zum aktuellen Forschungsstand austauschen konnten. Den letzten Programmpunkt stellte die Poster-Session dar, wobei jedes QuNET+Projekt mithilfe eines Posters präsentiert wurde. Den Abschluss des ersten Tags bildete ein gemeinsames Abendessen.
Am zweiten Tag des Treffens standen die Freistrahl- und Faser-Systeme im Mittelpunkt. Nach den Vorstellungen dieser Systeme erfolgten weitere World-Cafés, bei denen der Fokus auf dem Austausch der Teilnehmer lag. Am Ende des Treffens erfolgte eine allgemeine Zusammenfassung der neuen Erkenntnisse, woran die Verabschiedung der Teilnehmer*innen anschloss.
Bei dem Fachgruppentreffen konnten viele Erkenntnisse gewonnen, Kontakte geschlossen und die Arbeit der QuNET-Initiative vorangetrieben werden. Wir danken allen Teilnehmer, die durch ihren Beitrag zum Gelingen der Begegnung beigetragen haben und freuen uns auf das nächste Treffen.
Start der bayerischen Länderinitiative »QuKomIn«
Das bayerische Projekt »Quantenkommunikationsinfrastruktur (QuKomIn)« ist Anfang November 2022 gestartet. Das Ziel der Initiative ist es, eine reale Testinfrastruktur für die Quantenkommunikation in Gestalt eines Glasfasernetzwerks mit Satellitenanbindung und Applikationszentren im Raum Erlangen/Nürnberg und München/Oberpfaffenhofen aufzubauen. Der konkrete Streckenverlauf des Glasfasernetzes wurde bereits in einer vom Freistaat Bayern geförderten Machbarkeitsstudie untersucht. Im Mittelpunkt von QuKomIn soll die Ausrichtung an den Bedarfen der Behörden sowie industriellen Anwendern stehen. Als ein Teil der Länderinitiativen Bayern-Sachsen-Thüringen steht QuKomIn in enger Kommunikation mit der QuNET-Initiative.
Die Leitung des Projekts unterliegt dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts in Erlangen. Des Weiteren sind ebenfalls die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (Department Physik), das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (Institut für Kommunikation und Navigation) sowie die Ludwig-Maximilians-Universität München (Fakultät für Physik) als Projektpartner beteiligt. Die Initiative wird durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie mit Mitteln in Höhe von rund 15 Mio.€ gefördert. Die Laufzeit beträgt 5 Jahre.
QuNET als Aussteller auf der SPIE Photonics West 2023
Vom 31.01.-01.02.2023 fand die SPIE Photonics West in San Francisco, USA, statt. Sie gehört zu den größten Photonik-Messen weltweit und wird von einer Optik- und Photonikkonferenz begleitet. Ungefähr 22.000 Besucher*innen aus über 85 Ländern waren vor Ort, um die über 1.400 internationalen Aussteller zu besichtigen. Die QuNET-Initiative war dort ebenfalls mit Exponaten und Fachkollegen vertreten. Viele Besucher kamen zum Stand und zeigten ein starkes Interesse an den neusten Entwicklungen auf dem Gebiet der Quantentechnologien. Ausstellungsstücke waren unter anderem vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Institut für Kommunikation und Navigation und dem Fraunhofer-Institut für Optik und Feinmechanik IOF zu sehen (siehe Foto).
Friedrich-Alexander-Universität als fünfter Konsortialpartner
Prof. Dr. Christoph Marquardt, Teilprojektleiter am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL) in Erlangen, wurde an den
neu geschaffenen Lehrstuhl für Optische Quantentechnologien an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) berufen. Damit zieht ein Teil der Forschungsgruppe, der u.a. maßgeblich an QuNET beteiligt ist und Systeme für Quantenschlüsselaustausch und Verschränkungsquellen entwickelt, vom MPL an die FAU. Die FAU ist daher seit 01.01.2023 Konsortialpartner im QuNET-Verbundprojekt.
Schirmprojekt SQuaD führt zentrale Partner zusammen
Deutschland bündelt seine Kompetenzen in der Quantenkommunikation, um eine abhörsichere Übertragung von Informationen zu ermöglichen. Nach intensiver Forschung auf dem Gebiet der quantenbasierten Schlüsselverteilung steht nun der technologische Sprung in die Wirtschaft bevor: Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert ab September 2022 36 Einrichtungen im Innovationshub für Quantenkommunikation, um Forschungsinstitute und Unternehmen zu vernetzen. Im begleitenden Schirmprojekt Quantenkommunikation Deutschland, kurz SQuaD, sind auch das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF sowie seine Ausgründung Quantum Optics Jena als Partner beteiligt.
Koordiniert wird SQuaD von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in engem Schulterschluss mit dem Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI). Weitere Partner sind:
- Keequant GmbH, Fürth
- Quantum Business Network UG, München
- Universität des Saarlandes, Saarbrücken
- Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Karlsruhe
- Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, Jena
- Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI, Berlin
- Leibniz Universität, Hannover
- Quantum Optics GmbH, Jena
QuNET Mitgliedervollversammlung 2022
Die QuNET-Initative ist ein Pilotprojekt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) zur Erforschung hochsicherer Quantenkommunikation. Am Dienstag, dem 15. November, laden die Partner:innen zur virtuellen Mitgliedervollversammlung ein. Das Programm am Nachmittag ist öffentlich und steht damit allen interessierten Teilnehmenden offen.
Mit ihrem öffentlichen Programmteil möchte die QuNET-Mitgliedervollversammlung allen Interessierten die Möglichkeit geben, mehr über die Partner:innen und Ziele des Projektes QuNET zu erfahren. Die Arbeit der Initiative ist außerdem stark interdisziplinär angelegt. Infolgedessen werden im Projektverlauf immer neue Forschungsfragen identifiziert und in den weiteren Verlauf der Initiative integriert. Aus diesem Umstand heraus haben sich bereits sogenannte QuNET+Projekte gegründet, welche unter der Leitung eines Industriepartners die Forschungsergebnisse in die Anwendung überführen. Sie ergänzen als individuelle Konsortien die zentrale Forschungsarbeit der QuNET-Partner rund um die abhörsichere Quantenkommunikation. Die Mitgliedervollversammlung gibt Teilnehmenden die Möglichkeit, auch diese QuNET+Projekte eingehend kennenzulernen.
Die Vollversammlung findet online via MS Teams statt. Die Teilnahme ist kostenlos. Die Veranstaltungssprache ist Deutsch.
Nobelpreis für Quantenforschung
Es war ein besonderer Moment für eine ganze Forschungsgemeinschaft: Den Nobelpreis für Physik 2022 erhielten die Quantenforscher Alain Aspect, John F. Clauser und Anton Zeilinger. Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften in Stockholm ehrte damit ein Forschungsgebiet von immer zunehmender Bedeutung.
Die Arbeiten der Preisträger:innen, insbesondere von Anton Zeilinger, haben auch die Forscher:innen am Fraunhofer IOF inspiriert. Beispielsweise lieferten sie Erkenntnisse für die Entwicklung einer verschränkten Photonenquelle sowie zur Anwendung der Quantenverschränkung für die Quantenkommunikation und Quantenbildgebung.
Die Quantenkommunikation steht auch im Mittelpunkt des Projekts QuNET, einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF geförderten Pilotprojekt zur Erforschung abhörsicherer Kommunikation. Des Weiteren wird bei dem Projekt „InteQuant“, welches in Kooperation mit dem Institut für Quantenoptik und Quanteninformation IQOQI durchgeführt wird, an der Entwicklung innovativer Hardware für die Quantenkommunikation gearbeitet.
Wir sprechen den Preisträger:innen unsere tiefste Anerkennung für ihre bahnbrechenden Arbeiten aus und danken ihnen für den wichtigen Beitrag, den sie bisher zur Quantenforschung geleistet haben.
Teilnahme am Tag der offenen Tür der Bundesregierung 2022
Zahlreiche Besucher:innen nahmen am Tag der offenen Tür der Bundesregierung am 20. und 21. August 2022 in Berlin teil. Neben der Möglichkeit zu einer Führung durch das Haus wurden diverse Projekte vom BMBF geförderte Projekte ausgestellt. QuNET präsentierte in diesem Kontext das Thema der Quantenschlüsselverteilung über weite Strecken mittels Satelliten. Gezeigt wurde dabei ein Labormuster einer Satelliten-Sendeeinheit (Laserterminal, Originalgröße) für Quantenschlüsselverteilung und das Modell einer möglichen Bodenstation zum Empfang des Quantensignals. Am Stand konnte das gesamte Übertragungsszenario dargestellt und fachlich erklärt werden.
Der Stand der QuNET-Initiative wurde am Samstag, dem Tag der Eröffnung, von Ministerin Stark-Watzinger besucht. Am darauffolgenden Sonntag besichtigte Staatssekretärin Judith Pirscher die Ausstellungen. Das Thema Quantenschlüsselverteilung stieß auf großes Interesse. Zu den Besuchern gehörten Familien, Schüler:innen, Student:innen sowie andere Fachinteressierte. Während des Tags der offenen Tür kamen zahlreiche Diskussionen und ein abwechslungsreicher Austausch zu Stande.
Erster erfolgreicher Austausch von Quantenschlüsseln zwischen Erfurt und Jena über Glasfaser
Mit elf Millionen Euro hat das Thüringer Wissenschaftsministerium den Aufbau einer Infrastruktur für Quantenkommunikationsnetze im Freistaat gefördert. Dazu gehört auch eine faserbasierte Teststrecke zwischen Jena und Erfurt. Nun haben Partner des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF erstmals erfolgreich Quantenschlüssel auf der 75 km langen Strecke ausgetauscht.
Die vollständige Pressemitteilung ist unter diesem Link abrufbar.
Erste Version der QKD-Ökosystemkarte für Deutschland
Die erste Version der QKD-Ökosystemkarte wurde veröffentlicht. Eine Übersicht aller QKD-Partner:innen in Deutschland kann hier eingesehen werden. Um die gesamte Übersicht herunterzuladen, muss dieser Link angeklickt werden. Die Karte wird einmal pro Jahr aktualisiert, um den Überblick über die deutsche QKD-Landschaft aktuell und zugänglich zu halten.
Zur Herstellung des Kontakts zu den QKD-Ansprechpartnern in den aufgeführten Firmen und Institutionen kann das QuNET-Office (qunet-office@iof.fraunhofer.de) kontaktiert werden.
Rückblick auf 2021, Ziele für 2022 und neue Workshoptermine
Die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF seit 2019 geförderte QuNET-Initiative blickt auf ein erfolgreiches Jahr 2021 zurück: eine erste QKD-gesicherte Videokonferenz im behördlichen Umfeld konnte in Bonn zwischen dem BSI und dem BMBF demonstriert werden.
Die vier Kerninstitute der Fraunhofer-Gesellschaft FhG-HHI & IOF, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR-IKN und der Max-Planck-Gesellschaft MPG-MPL und seit 2022 auch weitere Partner:innen aus Wirtschaft und Wissenschaft forschen weiter an den physikalisch-technischen Grundlagen des Quantenschlüsselaustauschs (Quantum Key Distribution, kurz: QKD). Ziel ist es, ein Mehr an Sicherheit und technologischer Souveränität insbesondere in behördlich relevanten Anwendungsszenarien der Kommunikation zu schaffen.
Wichtig für den Erfolg der Initiative ist, das wirtschaftlich-wissenschaftliche Ökosystem quantensicherer, anwendungsorientierter Kommunikation unter Nutzung von QKD weiter auszubauen und dafür geeignete Partner:innen zu gewinnen. Im Nachgang des ersten QuNET-Partnerworkshops im April 2021 konnten erste sogenannte QuNET+Projekte unter Förderung des BMBF auf den Weg gebracht werden. Diese sind von Nutzen, um QKD insbesondere für einen Einsatz im behördlichen Kontext einsetzbar zu machen.
Im Jahr 2022 sollen nun verstärkt und fokussiert unterstützende QuNET+Projekte auf die Bahn gebracht werden, um so das volle Potential der deutschen Industrie- und Wissenschaftslandschaft zu nutzen und in Synergie mit den Arbeiten der Kerninstitute wichtige Beiträge für die Umsetzung der QuNET-Initiative zu leisten.
Erste quantengesicherte Videokonferenz zwischen zwei Bundesbehörden
Diese Videokonferenz schlägt ein neues Kapitel in der hochsicheren Kommunikation der Zukunft auf. Denn was das Auge nicht sieht: Verschlüsselt wurde das Gespräch nicht mit herkömmlichen Methoden, sondern mittels Lichtquanten. Der Clou dabei: Versucht ein Angreifer auf die zur Datenübertragung verwendeten Schlüssel zuzugreifen, so werden die Lichtteilchen manipuliert. Dies kann von Sender und Empfänger bewiesen und ein Abhörversuch damit verhindert werden. Der Nachweis beruht dabei auf physikalischen Prinzipien. Wurde ein Lauschangriff entdeckt, wird der Schlüssel verworfen und ein neuer erzeugt. Mittels dieser Strategie wird eine langfristige Sicherheit der vereinbarten Schlüssel erreicht. Damit wird ein neuer Meilenstein für die Vertraulichkeit von Daten in einer digitalen Welt erreicht.
Ein neues Kapitel für die hochsichere Kommunikation der Zukunft
Bedroht sind davon insbesondere Daten mit langfristigem Schutzbedarf, also jene Daten, die für Hacker auch in entfernter Zukunft noch von großem Wert sein werden. Dies beinhaltet nicht nur Informationen von Regierungen und Behörden, sondern auch Unternehmensgeheimnisse oder personenbezogene Gesundheitsdaten von Bürger:innen.
Hierzu erklärte Bundesforschungsministerin Anja Karliczek:
»Quantenkommunikation ist eine der entscheidenden Schlüsseltechnologien in der IT-Sicherheit und kann uns für zukünftige Bedrohungsszenarien rüsten. Das ist wichtig, denn Sicherheit und Souveränität im Netz sind Voraussetzungen für eine stabile Demokratie. Ich habe daher vor zwei Jahren die QuNET-Initiative ins Leben gerufen. Sie ist ein wichtiger Motor zur Umsetzung von Forschungsergebnissen aus der Grundlagenforschung zur Quantenkommunikation in alltagstaugliche Systeme. Ziel ist es, mit den Arbeiten von QuNET und den weiteren durch das Bundesforschungsministerium geförderten Vorhaben im Bereich der Quantenkommunikation die Basis für ein Ökosystem von Hersteller:innen und Anbieter:innen von Quantenkommunikationslösungen in Deutschland zu schaffen. So bringen wir die innovativen Technologien und Komponenten zeitnah in die breite Anwendung.«
Um die Privatsphäre von Bürgerinnen und Bürgern sowie Staaten und Unternehmen auch in Zukunft schützen zu können, gibt es schon heute einen großen Handlungsbedarf. Dabei geht es nicht allein darum, neue und hochsichere Kommunikationssysteme basierend auf Quanten-Knowhow zu entwickeln, sondern auch Wege zu finden, diese neue Technik in bereits bestehende IT-Infrastrukturen (z. B. Glasfaserkabel) einzubinden sowie etablierte kryptografische Verfahren zu berücksichtigen. Eine besondere Herausforderung besteht zudem bei großen Distanzen. Hier können Satelliten eine zentrale Rolle spielen.
Langfristige Datensicherheit durch Verschlüsselung mit Quanten
Die QuNET-Initiative verfolgt das Ziel langfristige Datensicherheit zu ermöglichen. Auf dem Weg dorthin haben die Forscherinnen und Forscher aller beteiligten Institute nun die erste quantenbasierte Videokonferenz zwischen dem BMBF und dem BSI in Bonn realisiert. Im Fokus der QuNET-Arbeit steht dabei der sogenannte »Quantenschlüsselaustausch«, auch QKD genannt (kurz für engl.: »Quantum Key Distribution«). Die QKD ermöglicht den Austausch symmetrischer Schlüssel, deren Sicherheit quantifizierbar ist. Das BSI begleitet dabei die Initiative QuNET und bereitet flankierende und unabhängige Prüfkriterien in internationaler Zusammenarbeit vor.
Ein neues Kapitel für die hochsichere Kommunikation der Zukunft
Start: Herbst 2019
Laufzeit: 7 Jahre
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Volumen: 125 Millionen Euro Förderung geplant
Beteiligte Institute: Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts (HHI), Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL), DLR-Institut für Kommunikation und Navigation
BMBF-Initiative QuNET präsentiert Systeme zur hochsicheren Quantenkommunikation
Eine Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) erforscht seit einem Jahr neue Möglichkeiten zur abhörsicheren Kommunikation. Die Initiative »QuNET« arbeitet an Verfahren, um Informationen zwischen Behörden oder in kritischen Infrastrukturen auszutauschen – ohne dass Dritte mithören können. Heute präsentierten Bundesforschungsministerin Anja Karliczek sowie die beteiligten Forschungsinstitute erste Ergebnisse. Im Rahmen einer Pressekonferenz des BMBF stellten sie die Grundlagen der Systemarchitektur sowie Systeme zum Austausch von Quantenschlüsseln über verschiedene Distanzen vor.
Datensicherheit als Grundlage der digitalen Demokratie
Neuartige Quantenschlüssel erlauben hochsichere Verschlüsselung
Vier Institute bringen ihr Knowhow in die Erforschung der Quantenkommunikation ein
Darüber hinaus setzt sich schwerpunktmäßig Fraunhofer mit der Entwicklung von Schnittstellen zwischen all diesen verschiedenen Teilkomponenten und deren Implementierung in bestehende Kommunikationsnetz-Infrastrukturen auseinander. »Auf diese Weise tragen wir zur Förderung eines heterogenen, hybriden Kommunikationsnetzes bei«, resümiert Andreas Tünnermann, Institutsleiter des Fraunhofer IOF und Sprecher des QuNET-Lenkungskreises.
Beirat aus Industrie und Bundesamt für Sicherheit unterstützen die weitere Entwicklung
Neben den drei federführenden Forschungsgesellschaften ist auch ein Beirat bestehend aus Expertinnen und Experten von Industrieunternehmen der Bereiche Telekommunikation, System- und Komponentenentwicklung, Sicherheit und Weltraumindustrie sowie des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik in die QuNET-Initiative eingebunden. Die Beteiligung weiterer Partner, vor allem aus der Industrie, ist geplant.
Zahlen und Fakten zur QuNET-Initiative
Start: Herbst 2019
Laufzeit: 7 Jahre
Fördergeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Volumen: 125 Millionen Euro Förderung geplant
Die beteiligten Forschungsinstitute
Das Institut für Kommunikation und Navigation (IKN) des DLR widmet sich der missionsorientierten Forschung in ausgewählten Bereichen der Kommunikation und Navigation. Seine Arbeiten reichen dabei von den theoretischen Grundlagen bis hin zur Demonstration neuer Verfahren und Systeme im realen Umfeld und sind in die DLR-Programme Raumfahrt, Luftfahrt, Verkehr, Digitalisierung und Sicherheit eingebettet. Das Institut beschäftigt derzeit rund 190 Mitarbeitende, darunter 150 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, an den Standorten Oberpfaffenhofen und Neustrelitz. Das Institut erarbeitet Lösungen zur globalen Vernetzung von Mensch und Maschine, zur hochpräzisen und zuverlässigen Positionierung für zukünftige Navigationsanwendungen sowie Verfahren für autonome und kooperative Systeme im Verkehr und in der Exploration. Darüber hinaus befasst sich das Institut mit der Sicherheit von Funksystemen. Zu den Schwerpunkten in diesem Bereich zählen u.a. die Post-Quantum-Kryptografie und die Übertragung von Quantenschlüsseln über Satellit.
QuNET-Initiative: Fragen und Antworten
Warum diese Initiative?
Immer leistungsfähigere digitale Technologien wirken auf die Datennetzwerke von heute ein und sind zunehmend eine Gefahr für die Sicherheit dieser kritischen Infrastruktur der modernen Informationsgesellschaft. Hinzu kommt die voranschreitende Entwicklung zum Quantencomputer. Mit der Fähigkeit, eine Vielzahl von möglichen Optionen gleichzeitig zu berechnen und zu analysierten, werden nicht nur neue Chancen, sondern auch Risiken geschaffen. Viele der zurzeit weit verbreiteten Kernbestandteile der Verschlüsselung, auf denen die Sicherheit fußt, lassen sich damit brechen. Daher müssen vor allem Regierungsorganisationen, das Gesundheitssystem und sicherheitskritische Unternehmen ihre Sicherheitsinfrastrukturen überdenken und erneuern.
Was ist das Ziel der Initiative?
Primäres Ziel von QuNET ist die Entwicklung der physikalisch-technischen Grundlagen sowie der notwendigen Technologien für ein abhörsicheres Kommunikationsnetzwerk unter Nutzung von Quantenphysik. Doch QuNET ermöglicht mehr als nur sichere Kommunikation: Die perspektivischen Anwendungen der Übertragungen von Quantenzuständen reichen bis hin zu vernetzten Quantencomputern, dem sogenannten Quanteninternet. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Materialwissenschaften, im Finanzsektor oder bei der Entwicklung von Medikamenten.
Wie funktioniert Quantenverschlüsselung?
Das Ziel ist es, bestehende Kommunikationsnetzwerke durch eine Quantenschlüsselverteilung (QKD) auch langfristig sicher zu gestalten. Die Quantenverschlüsselung macht sich die Eigenschaft von Quantenteilchen zunutze, dass sie nicht unbemerkt vermessen oder kopiert werden können. So erzeugt z. B. eine Quantenquelle Lichtpulse, die zwischen zwei Orten ausgetauscht werden. Aus den Ergebnissen einer quantenmechanischen Messung würde eine Manipulation oder ein Abhören der Lichtpulse erkannt werden. Darauf aufbauend lassen sich zwei Schlüssel erzeugen, die nur dem Sender und Empfänger bekannt sind und die für eine Verschlüsselung genutzt werden können. Dieses Verfahren ist auch gegen alle zukünftigen Angriffe durch einen Quantencomputer sicher. Um größere Distanzen zu überwinden, können Satelliten mit Quantenquellen die Quantenschlüssel über interkontinentale Distanzen erzeugen, oder aber künftige Entwicklungen sogenannter Quantenrepeater (vgl. Q.Link.X) genutzt werden.
Wie ist der Stand der Technik bei der Quantenkommunikation?
Quantenkommunikation bietet viele mögliche Einsatzmöglichkeiten zum Wohl der Wirtschaft und der Gesellschaft. Davon ist der Quantenschlüsselaustausch (engl. Quantum Key Distribution, QKD) eines der wohl am besten untersuchten und international am weitesten fortgeschrittenen Beispiele.