QuNET
Berlin, Frankfurt am Main und Nürnberg| 05. März bis 21. März 2024

Start der letzten QuNET+ Projekte

Im März fanden an verschiedenen Standorten die Kickoffs zu ICLink, BlueCert und OptiRoute statt

Das Kickoff-Meeting von QuNET+ICLink fand am 05.03.2024 am Institut für Festkörperphysik der TU Berlin statt. Teilnehmende Institutionen wie die Skyline Photonics GmbH und die Technische Physik der Julius-Maximilians-Universität Würzburg kamen zusammen, um ihre Projekte und Arbeitspakete vorzustellen und über Schnittstellen zwischen den Partnern zu diskutieren. Auch wenn keine Fotos von der Veranstaltung vorliegen, zeigt die Teilnahme renommierter Institutionen das große Interesse und Engagement für die Entwicklung von Quantenkommunikationssystemen.

Das QuNET+BluCert Projekt startete mit einem erfolgreichen Kickoff am 13. und 14. März in der deutschen Zentrale von BearingPoint in Frankfurt am Main. In dem Kickoff wurden Vorträge von allen Partnerorganisationen gehalten und ebenso drei verschiedenen Workshops, die den Weg für die bevorstehenden Herausforderungen in diesem Projekt ebneten. Das Projekt konzentriert sich darauf, ein Zertifizierungslabor für die Quantenschlüsselverteilungstechnologie (QKD) aufzubauen, um die Zertifizierungshürden zu überwinden und die Akzeptanz dieser Technologie zu fördern.

© BearingPoint

Das Projekt QuNET+OptiRoute wurde am 21. März erfolgreich mit einem Kickoff-Meeting am Nokia Standort in Nürnberg gestartet. Michael Bärnreuther, Projektkoordinator, betonte die Bedeutung der hochsicheren Kommunikation mit Quantum Technology. Das Projekt konzentriert sich darauf, gleichzeitig klassische und Quantensignale in Glasfasernetzen zu routen, um die Quantenkommunikation voranzutreiben. Nokia arbeitet dabei mit Partnern wie der FAU Erlangen-Nürnberg und dem Fraunhofer Heinrich Hertz Institute HHI zusammen, um in den nächsten drei Jahren die Herausforderungen anzugehen.

© Nokia Solutions and Networks GmbH & Co. KG
21. März am Nokia-Standort in Nürnberg ein Kickoff-Meeting für das Projekt QuNet+OptiRoute
© Nokia Solutions and Networks GmbH & Co. KG
Berlin| 04. bis 05. März 2024

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 kannIn verschiedenen Arbeitsgruppen wurden wichtige Forschungsbedarfe identifiziert und zukünftige Schlüsselexperimente geplant.

Menschengruppe zur QuNET Initative
© HHI
Menschengruppe zur QuNET Initative
© HHI
Jena | 22. Februar 2024

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.

deutscher Bundespräsident Steinmeier

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.

© IOF
QuNET-Initiative auf der SPIE Photonics West 2024
© IOF
 Jena | 28. November 2023

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).

Cybersicherheitsgipfel Berlin 2023 der Stand von QuNET und Menschen die das Projekt vorstellen
© Fraunhofer IOF
Jena | 20.-21. November 2023

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).

Digitalgipfel 2023 Jena und Beteiligte Personen vom QuNET Projekt
© Fraunhofer IOF
Digitalgipfel 2023 Jena und der Stand zum QuNET Projekt
© Fraunhofer IOF
Jena | 09.-10. November 2023

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.

Mitgliederversammlung 2023 und eine Person hält einen Vortrag
© Fraunhofer IOF
Mitgliederversammlung 2023 und Personen unterhalten sich vor Plakaten über das QuNET Projekt
© Fraunhofer IOF
Mitgliederversammlung 2023 eine Person erklärt vor einem QuNET Plakat wichtige Themen
© Fraunhofer IOF
Jena | 28. Juni 2023

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. 

Bild zeigt auf mehreren Computerbildschirmen die Arbeit am Projekt QuNET in einem Büro
© Fraunhofer IOF
zwei Menschen stehen mit Schutzbrillen in einem Raum mit Technik. Eine Person arbeitet an der Technik und die andere Person am Laptop
© Fraunhofer IOF
Mensch arbeitet an Technik und verbindet Kabel
© Fraunhofer IOF
Berlin | 26. April 2023

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

Quelle: Stark-Watzinger: Deutschland in den Quantentechnologien einen Platz an der Weltspitze sichern (bmbf.de)

Hannover | 17. – 21. April 2023

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. 

Berlin | 13. – 15. März 2023

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

 

Jena | 28. Februar – 1. März 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.  

Erlangen | Februar 2023

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. 

San Francisco, USA | 31. Januar – 2. Februar 2023

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).

Jena, Erlangen | Januar 2023

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.

Jena | 1. Januar 2023

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
© SQuaD
Jena | 8. November 2022

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.

Jena | 7. Oktober 2022

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.

Jena | 29. September 2022

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. 

Stand
QuNET Stand zur Quantenschlüsselverteilung (© Fraunhofer IOF)

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. 

Florian Moll (DLR) mit Ministerin Bettina Stark-Watzinger am Eröffnungstag (© BMBF)
Jena | 21. September 2022

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.

Jena | 4. Juli 2022

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.

 

Die QKD-Ökosystem Karte
Jena | 14. Januar 2022

Rückblick auf 2021, Ziele für 2022 und neue Workshoptermine

Neue Partnerprojekte für QuNET – Partnerworkshops 2022

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.

Bonn | 10. August 2021

Erste quantengesicherte Videokonferenz zwischen zwei Bundesbehörden

Initiative QuNET demonstriert hochsichere und praxisnahe Quantenkommunikation
In Bonn haben heute erstmals zwei deutsche Bundesbehörden quantengesichert per Video kommuniziert. Das Projekt QuNET, eine vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF geförderte Initiative zur Entwicklung hochsicherer Kommunikationssysteme, zeigt damit, wie Datensouveränität in Zukunft gewährleistet werden kann. Diese Technologie ist nicht nur für Regierungen und Behörden wichtig, sondern auch, um Daten des täglichen Lebens zu schützen. Physikalische Prinzipien dienen als Grundlage der neu entwickelten Kommunikationssysteme. Neben der Verschlüsselung ist auch die Aufdeckung von Lauschangriffen ein wichtiges Anliegen. Wird ein solcher Angriff entdeckt, verwirft die Technologie den sogenannten Schlüssel und erzeugt einen neuen. Mittels dieser Strategie wird eine langfristige Datensicherheit gewährleistet.

 
Es war ein Vorgeschmack auf die Kommunikation der Zukunft – oder besser: die »Datensicherheit« der Zukunft. Denn als Bundesforschungsministerin Anja Karliczek heute zu einer Videokonferenz mit dem Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) einlud, war zumindest augenscheinlich für den Außenstehenden alles beim Alten. Gemeinsam mit Andreas Könen, Abteilungsleiter CI »Cyber- und IT-Sicherheit« im Bundesministerium des Innern, für Bau und Heimat (BMI) und BSI-Vizepräsident Dr. Gerhard Schabhüser unterhielt sich die Ministerin via Videostream.
Anja Karliczek (BMBF) und Martin Schell (Fraunhofer HHI) bei der Pressekonferenz und Demonstration der ersten quantengesicherten Videokonferenz zwischen deutschen Bundesbehörden. (© BMBF)

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

Notwendig wird diese sogenannte »Quantenkommunikation« insbesondere vor dem Hintergrund künftiger technologischer Entwicklungen: Quantencomputer und neue Algorithmen werden voraussichtlich in Zukunft in der Lage sein, bisher übliche Methoden zur Datenverschlüsselung zu knacken. Nach dem Motto »Store now, decrypt later« (dt.: »Jetzt speichern, später entschlüsseln«) können bereits heute Daten abgespeichert und später, z. B. mithilfe leistungsfähigerer Rechner, ausgelesen werden.

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.

Eine Wissenschaftlerin macht letzte Einstellungen an der Laboraufbau.
In QuNET forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler daran, unsere Kommunikation mittels Lichtquanten sicher gegen Lauschangriffe zu machen. (© Fraunhofer IOF)
Aufbau der Geräte am BMBF.
Heute wurde nun erstmals eine quantenverschlüsselte Videokonferenz zwischen dem BMBF und dem BSI hergestellt. Hier im Bild: der Technikaufbau auf Seiten des BMBF. (© Fraunhofer IOF)
Aufbau der Geräte am BSI.
Am anderen Ende der quantenverschlüsselten »Leitung«: die Aufbauten auf Seiten des BSI. (© Fraunhofer IOF)

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.

Bereits Ende des vergangenen Jahres präsentierten die an der Initiative beteiligten Forschungsgesellschaften – die Fraunhofer-Gesellschaft, die Max-Planck-Gesellschaft sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) – wichtige Grundlagen für moderne und sichere Kommunikationsstandards. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben demnach ebenso die Gesamtarchitektur für Systeme zur quantensicheren Kommunikation weiterentwickelt, wie auch Möglichkeiten zum Austausch von Quantenschlüsseln über lange, mittlere sowie kurze Distanzen mittels Freistrahl- und Fasersystemen.
 
Im Aufbau der ersten quantenbasierten Videokonferenz zwischen dem BMBF und dem BSI wurden nun mehrere Freistrahl- und Fasersysteme eingesetzt. Dies entspricht einem komplexeren Szenario als einer Verbindung über einen einzigen Kanal. Neben der erstmaligen Videokonferenzübertragung versteht sich der Versuchsaufbau dementsprechend auch als ein Experiment, in welchem wertvolle Erkenntnisse für die Kommunikation in komplexen Netzen der Zukunft gewonnen werden.
 
Die vom BMBF geförderte Initiative QuNET entwickelt seit 2019 Systeme zur hochsicheren Quantenkommunikation. (© Fraunhofer IOF)
300 Meter Luftlinie trennen das BMBF und das BSI. Die Übertragung der Quantenschlüssel fand über zwei Freistrahl- sowie eine Glasfaserverbindung statt. (© Fraunhofer IOF)

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

Berlin, Jena, Erlangen, Oberpfaffenhofen-Weßling | 2. Dezember 2020

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

»Für die Bundesregierung hat der Schutz der Privatsphäre von Bürgerinnen und Bürgern auch in der digitalen Welt höchste Priorität. Ebenso ist für die Wirtschaft die Sicherheit des Datenaustausches von elementarer Bedeutung. Diese Sicherheit kann auf Dauer nur mit Hilfe von Quantenkommunikation erreicht werden«, sagte Bundesforschungsministerin Anja Karliczek anlässlich der Pressekonferenz.
Eine Gefahr für die abhör- und manipulationssichere Datenübertragung stellen unter anderem neuartige Quantencomputer dar. Sie werden in der Lage sein, bisher übliche Verfahren der Verschlüsselung zu umgehen. Schon heute werfen die Technologien der Zukunft ihre Schatten voraus: Nach dem Motto »Store now, decrypt later« (»Jetzt speichern, später entschlüsseln«) können bereits heute Daten abgespeichert und später, mithilfe leistungsfähigerer Rechner oder neuer Algorithmen, ausgelesen werden.
In einer digitalen Welt spielt Datensouveränität eine zunehmend große Rolle. (© Fraunhofer IOF)

Neuartige Quantenschlüssel erlauben hochsichere Verschlüsselung

Vor diesem Hintergrund erforscht die BMBF-Initiative QuNET seit Herbst 2019 die Potentiale der hochsicheren Quantenkommunikation für Gesellschaft und Wirtschaft. Ziel ist es, Deutschlands nationale technologische Souveränität sowie die Sicherheit und Vertraulichkeit von Daten auch im Angesicht neuer Kommunikationstechnologien zu wahren.
»Mein Ziel ist es, Deutschland im Bereich des ‚Quanteninternet‘ an die Weltspitze zu bringen. Deutschland kann auf diesem Gebiet zum Innovationsmotor der Europäischen Union werden und uns ein gutes Stück weiterbringen auf unserem Weg zur technologischen Souveränität. QuNET leistet hier einen wichtigen Beitrag. Bereits im ersten Jahr wurden im Projekt Technologien für eine quantengesicherte Verbindung zwischen zwei Bundeseinrichtungen entwickelt«, so Bundesministerin Anja Karliczek.
Verschränkte Photonen besitzen eine »spukhafte Fernwirkung«, wie schon Einstein es formulierte. (© Fraunhofer IOF)
Gemeinsam haben die in das Projekt involvierten Forschungsgesellschaften – die Max-Planck-Gesellschaft, die Fraunhofer-Gesellschaft sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt– im vergangenen Jahr wichtige Grundlagen für moderne und sichere Kommunikationsstandards entwickelt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben dabei ebenso die Gesamtarchitektur für Systeme zur quantensicheren Kommunikation betrachtet wie auch die Möglichkeiten zum Austausch von Quantenschlüsseln über lange, mittlere sowie kurze Distanzen mittels Freistrahl- und Fasersystemen.
Landkarte von Deutschland und Nachbarländern mit dem Netzwerk an zusammenarbeitenden QuNET-Instituten
QuNET will hochsichere Kommunikation im europäischen Raum ermöglichen. (© Fraunhofer IOF)

Vier Institute bringen ihr Knowhow in die Erforschung der Quantenkommunikation ein

Das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL) in Erlangen entwickelt Systeme und Gesamtsystemarchitekturen, um durch Quantenschlüssel die Sicherheit von Kommunikation zu erhöhen. »Bei der Erforschung der Gesamtsystemarchitekturen benötigt man einen sehr interdisziplinären Ansatz und deswegen verbinden wir neuartige Verfahren mit etablierten Verfahren aus der klassischen Kryptographie«, erklärt Gerd Leuchs, Gründungsdirektor des MPL und heute Leiter der Emeritus Gruppe Optik und Informationsverarbeitung. »Dabei erlauben unsere Systeme den Austausch von Quantenschlüsseln auch unter Nutzung von großen Teilen der bereits vorhandenen Telekom-Technologie.«
Eine Forscherin im Labor des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts konfiguriert das Gesamtsystem zum Austausch von Quantenschlüsseln. (© MPL)
Ein Team am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) forscht indes zu Systemen, die Quantenzustände über weite Strecken hinweg transportieren können. Genutzt werden dafür Flugzeuge oder Satelliten, die mittels optischer Freistrahlsysteme große Distanzen, etwa innerhalb Deutschlands oder zwischen verschiedenen Ländern, überbrücken können. »In QuNET entwickeln wir hier am DLR die notwendigen Bausteine, Kerntechnologien und Konzepte für die Gesamtsystemtechnik«, erklärt Institutsleiter Christoph Günther.
Die Fraunhofer-Gesellschaft entwickelt Technologien, welche die quantenbasierte Kommunikation auf kurzen und mittleren Distanzen ermöglichen, also innerhalb einer Stadt oder Metropolregion. Hierfür kommen Freistrahl-, aber auch Fasersysteme zum Einsatz. »Faserbasierte Systeme ermöglichen die Einbindung neuester Quantentechnologie in aktuell bereits vorhandene Kommunikationsnetze, zum Beispiel Glasfaserkabel«, erläutert Martin Schell, Leiter des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts HHI in Berlin.  Freistrahlsysteme hingegen, wie sie schwerpunktmäßig am Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena erforscht werden, können kurzfristige und mobile Verbindungen realisieren. Hierfür werden in Jena Teleskope und Lichtquellen entwickelt.

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 Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF mit Sitz in Jena forscht an der Weiterentwicklung von Licht als Mittel zur Lösung unterschiedlichster Fragestellungen und Anwendungsszenarien. Die Arbeit des 1992 gegründeten Forschungsinstituts konzentriert sich daher auf die anwendungsorientierte Forschung an der Lichtentstehung, Lichtführung und Lichtmessung. Gemeinsam mit Forschenden aus der Grundlagenforschung und Industrie entstehen innovativen Lösungen, die in der Wissenschaft und Wirtschaft einen technologischen Vorteil bedeuten und für die Photonik neue Anwendungsfelder erschließen.
Innovationen für die digitale Gesellschaft von morgen stehen im Mittelpunkt der Forschungsarbeit des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts (HHI) in Berlin. Dabei ist das 1928 gegründete Institut weltweit führend in der Erforschung von mobilen und optischen Kommunikationsnetzen und -systemen sowie der Kodierung von Videosignalen und Datenverarbeitung. Gemeinsam mit internationalen Partnern aus Forschung und Industrie arbeitet das Fraunhofer HHI im gesamten Spektrum der digitalen Infrastruktur – von der grundlegenden Forschung bis zur Entwicklung von Prototypen und Lösungen. Das Institut trägt signifikant zu den Standards für Informations- und Kommunikationstechnologien bei und schafft neue Anwendungen als Partner der Industrie.
Das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL) deckt ein breites Forschungsspektrum ab, darunter nichtlineare Optik, Quantenoptik, Nanophotonik, photonische Kristallfasern, Optomechanik, Quantentechnologien, Biophysik und – in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin – Verbindungen zwischen Physik und Medizin. Das MPL wurde im Januar 2009 gegründet und ist eines der über 80 Institute der Max-Planck-Gesellschaft, die Grundlagenforschung in den Natur-, Bio-, Geistes- und Sozialwissenschaften im Dienste der Allgemeinheit betreiben.  Heute arbeiten knapp 250 Menschen aus rund 30 Nationen am Institut. Die Forscher*innen verfügen zum Teil über jahrzehntelange Erfahrung im Bereich der Quantenkommunikation. Dabei verwenden sie auch Telekom-Technologie für den Austausch von Quantenschlüsseln, was erlaubt, die Verfahren schnell kommerziell zu nutzen. Darüber hinaus untersuchen die Erlanger seit mehr als zehn Jahren, wie sich die Schlüssel am Boden mit Laserlicht über mehrere Kilometer übertragen lassen (Freistrahlverbindung genannt) oder per Satellit über größere Distanzen. Dabei ist das MPL – auch in Zusammenarbeit mit der nationalen Industrie – an vielen großen nationalen und internationalen Projekten maßgeblich beteiligt.

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.

Jena | 12. November 2019

Startschuss in Jena: BMBF-Initiative QuNET für abhörsichere Quantenkommunikation

QuNET-Projekt am Fraunhofer IOF startet, baut sicheres Quantenkommunikationsnetz für Deutschland und stärkt digitale Sicherheit und Souveränität.

Am 12. November 2019 trafen sich rund 30 Projektbeteiligte zum Start von QuNET am Fraunhofer IOF in Jena. Im Rahmen der BMBF-geförderten Initiative werden die Fraunhofer-Gesellschaft, die Max-Planck-Gesellschaft und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt ein Pilotnetz zur Quantenkommunikation in Deutschland aufbauen, das der abhör- und manipulationssicheren Datenübertragung dient.

Zum Projektstart erklärte Bundesforschungsministerin Anja Karliczek per Videobotschaft: »Wir müssen unsere Informations- und Kommunikationssysteme größtmöglich gegen IT-Angriffe absichern. Nur dann können Wirtschaft und Gesellschaft die Fortschritte und Chancen der Digitalisierung umfassend nutzen. Deshalb ist der Aufbau einer Quantenkommunikationsinfrastruktur zentral für uns. Denn diese ermöglicht mehr Sicherheit und auch technologische Souveränität. Deutschland und Europa sollen der vertrauenswürdigste Datenraum der Welt werden. Die Arbeit von QuNET wird uns diesem Ziel ein großes Stück näherbringen.«

Motivation

Sichere Kommunikationsnetzwerke haben in modernen Informationsgesellschaften den Stellenwert einer kritischen Infrastruktur. Aktuell nehmen Cyberangriffe und Datenlecks immer mehr zu, wovon neben der Wirtschaft auch die Bürgerinnen und Bürger sowie öffentliche Einrichtungen und Bundesbehörden betroffen sind. Hinzu kommt, dass neueste technologische Fortschritte in der Entwicklung von Quantencomputern neue Wege der Datenübertragung erforderlich machen. Diese künftigen Hochleistungsrechner werden in der Lage sein, wichtige kryptografische Verfahren unserer heutigen digitalen Kommunikation zu brechen und so den sicheren Datenverkehr zu gefährden.

Quantenkommunikation wiederum ermöglicht es, dieser Gefährdung entgegen zu treten und sensible Informationen so zu übertragen, dass deren Vertraulichkeit gewahrt bleibt. Dabei werden Quantenzustände zur Verteilung kryptographischer Schlüssel eingesetzt, die aufgrund fundamentaler quantenphysikalischer Gesetze weder kopiert noch mitgelesen oder gar manipuliert werden können.

Prof. Andreas Tünnermann, Leiter des Fraunhofer IOF sagte dazu in seiner Eröffnungsrede: »Datensicherheit ist ein Grundrecht und im Rahmen von QuNet werden wir versuchen, Beiträge für eine sichere Kommunikation, aber auch für ein sicheres Abspeichern von Daten in Deutschland und Europa zu leisten. Diese Infrastruktur wird sowohl für die Wissenschaft als auch für die Wirtschaft interessant sein«.

 

Projektstart und gesetzte Ziele

In Jena kamen anlässlich des Projektstarts der Förderinitiative QuNET Vertreter aller beteiligten Institutionen zusammen, um sich über die nächsten Schritte auszutauschen und konkrete Arbeitspakete zu verabschieden. Die Forscherinnen und Forscher werden in einer ersten Phase (QuNET-alpha) Quantenkommunikationstechnologien für hybride Kommunikationssysteme erforschen und eine quantengesicherte Pilotstrecke zwischen Bundeseinrichtungen aufbauen.

In weiteren Projektphasen zielt die Initiative auf die Anschlussfähigkeit an weitere europäische Quantennetz-Initiativen ab. In enger Zusammenarbeit mit der deutschen Wirtschaft und dem Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) wird QuNET dazu eine deutsche Quantenkommunikationsinfrastruktur implementieren. Damit schafft QuNET wichtige Grundlagen für eine quantengesicherte Kommunikation, die in Zukunft über die Bundesbehörden hinaus auch der Industrie sowie Bürgerinnen und Bürgern Sicherheit in der digitalen Welt bieten wird.

 

Die Rolle des Fraunhofer IOF

Das Fraunhofer IOF übernimmt im Projekt »QuNet« die Verbundkoordination und bringt unter anderem seine Expertise in den Bereichen optischen Quantentechnologien, Präzisionsmechanische Systeme und Adaptive Optik ein. Neben einer mobilen Open Science Plattform (QuBus) und Freistrahl‐Experimenten zur Quantenschlüsselverteilung arbeiten die Jenaer Kolleginnen und Kollegen beispielsweise an neuen Hochleistungsquellen für Photonenpaare. Im Rahmen einer Laborführung konnten die Gäste einen Einblick in die entsprechenden Teilprojekte erhalten. 

Jena | 17. Mai 2019

BMBF und Forschung starten Großoffensive für die Quantenkommunikation

Die Bundesregierung will in den kommenden Jahren massiv ihre Unterstützung im Bereich der optischen Quantenkommunikation aufstocken. Auf einer Pressekonferenz im Berliner Fraunhofer-Forum verkündete Bundesforschungsministerin Anja Karliczek heute den offiziellen Start der neuen Großoffensive »QuNET«. Zukünftig soll hier intensiv an photonischen Technologien für abhörsichere quantenbasierte Kommunikationsnetzwerke geforscht werden. Das Konsortialvorhaben wird federführend geleitet durch das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) plant zusammen mit der Fraunhofer-Gesellschaft, der Max-Planck-Gesellschaft und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt eine Großinitiative für ein abhörsicheres Quantennetz. Auf einer Pressekonferenz im Berliner Fraunhofer-Forum hat die Bundesministerin für Bildung und Forschung, Anja Karliczek, heute die Förderung der Initiative »QuNET« bekanntgegeben. Mit einem Fördervolumen von zunächst 25 Millionen Euro soll in den kommenden Jahren daran geforscht werden, wie man die Gesetze der Quantenphysik für sichere Kommunikationsnetze nutzbar machen kann.

Ministerin Anja Karliczek stellte dazu die Pläne des BMBF vor: »Im digitalen Zeitalter sind Wirtschaft und Gesellschaft auf eine sichere Kommunikation mehr denn je angewiesen. Sichere Datenleitungen sind die Lebensadern unseres Zeitalters. Deshalb muss der Datenaustausch so sicher wie möglich gemacht werden. Die Quantenkommunikation bietet dafür einzigartige Möglichkeiten. Deutschland und Europa müssen in diesem Bereich eigene Kompetenzen ausbauen, um nicht von anderen abhängig zu werden. Darum müssen wir die Forschung auf diesem Zukunftsfeld voranbringen. Deutschland und Europa sollen der vertrauenswürdigste Datenraum der Welt werden – deshalb werde ich das Thema auf die deutsche und europäische Agenda setzen. Mit der Initiative ›QuNET‹ legen deutsche Spitzenforschung und Unternehmen gemeinsam den Grundstein für die sichere Kommunikation der Zukunft. Ich bin den Teilnehmern dieses einzigartigen Projekts dankbar, dass sie sich in diesem Zukunftsfeld engagieren.« Ziel von »QuNET« ist die sichere Kommunikation zwischen Regierungsorganisationen. Das auf insgesamt sieben Jahre angelegte Vorhaben soll jedoch darüber hinaus als zentrale Plattform für den Aufbau einer deutschen Quantenkommunikationsinfrastruktur dienen und wird auch wegweisend für den Aufbau eines Quanteninternets sein. Auf europäischer Ebene verfolgen die Bundesregierung und die »QuNET«-Konsortialpartner das Ziel, einen sicheren europäischen Datenraum zu schaffen.

 

Herausforderungen für die Quantenkommunikation

 

Um dieser Herausforderung zu begegnen, hat sich die Fraunhofer-Gesellschaft mit ihren Instituten für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF (Jena) sowie Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut HHI (Berlin) mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt sowie dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (Erlangen) zusammengeschlossen. Auch Industriepartner aus den Bereichen Telekommunikation, System- und Komponentenentwicklung, Sicherheit, Satellitenbetrieb sind in das Projekt involviert; darunter Unternehmen wie Deutsche Telekom AG, ADVA Optical Networking und Tesat-Spacecom. Durch die enge Verzahnung mit der nationalen Industrie soll der Grundstein für einen schnellen Transfer der im Projekt »QuNET« entwickelten Lösungen sichergestellt werden.

Fraunhofer-Präsident Prof. Reimund Neugebauer erläuterte dazu die Strategie der Fraunhofer-Gesellschaft: »Mit ›QuNET‹ legen wir an der Seite exzellenter Partner aus Forschung, Wirtschaft und Politik den Grundstein für den Aufbau einer einheitlichen und sicheren europäischen Informations- und Kommunikationsinfrastruktur. Dieses Vorhaben ermöglicht es, die Vorreiterrolle und Technologieführerschaft Deutschlands in diesem strategisch wichtigen Bereich weiter auszubauen. Langfristig planen wir, durch die Verbindung von quantenbasierter Kommunikationsinfrastruktur mit den International Data Spaces Datensouveränität und Datensicherheit im europäischen Datenraum auf höchstem Niveau zu vereinen.«

Neue Chancen für die digitale Gesellschaft

 

Hintergrund der Initiative ist die steigende Leistungsfähigkeit digitaler Technologien, die auf Datennetzwerke von heute einwirken und eine zunehmende Gefahr für die Sicherheit unserer modernen Informationsgesellschaft darstellen. Vor allem Regierungsorganisationen, Banken und sicherheitskritische Unternehmen müssen ihre Sicherheitsinfrastrukturen dahingehend überdenken und erneuern.

Prof. Andreas Tünnermann, Leiter des Fraunhofer IOF und Initiator des Vorhabens »QuNET« erläutert: »Die Initiative vereint synergetisch die komplementären Kompetenzen hochrangiger deutscher Forschungseinrichtungen im Bereich der Quantenkommunikation. Das Vorhaben adressiert strategisch die Entwicklung neuer heterogener Quantenkommunikationsnetze, die einen Multi-User-Betrieb ermöglichen werden. Damit wird ›QuNET‹ einen wichtigen Beitrag für eine physikalisch sichere Kommunikation in Deutschland und Europa leisten«. Prof. Gerd Leuchs, Direktor emeritus am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts verwies ergänzend auf das technische Potenzial optischer Quantenkommunikation: »Die spezielle Eigenschaft der Quantenmessung, immer nur einen Teil, aber nie die gesamte vorliegende Information preiszugeben, bietet den Spielraum für interessante Anwendungen vom perfekten Zufallszahlengenerator bis hin zur Enttarnung von unerlaubten Mithörern. Beides ist wichtig für die sichere Kommunikation.«

Im Herbst 2019 wird das in drei Phasen gegliederte Projekt offiziell starten: Zunächst entwickeln die Forscherinnen und Forscher die Hardwarekomponenten, im zweiten Schritt erarbeiten sie die technologischen Grundlagen für einen Mehrbenutzerbetrieb in heterogenen Netzwerken. In der dritten Phase soll gemeinsam mit der Industrie und Bundesnetzbetreibern das auf Quantentechnologie basierte Behördennetzwerk implementiert werden.

Pressekontakt
Desiree Haak
Fraunhofer IOF
Albert-Einstein-Str. 7
07745 Jena

E-mail: desiree.haak@iof.fraunhofer.de
Telefon: +49 (0) 3641 807-259