Dienstag, 26. Oktober 2021
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BMBF: Forschung erreicht Meilenstein in der Quantenkommunikation

Berlin. (bmbf) Unter dem Dach der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Initiative QuNET entwickeln die Fraunhofer-Gesellschaft, die Max-Planck-Gesellschaft und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt Technologien für ein Pilotnetz zur Quantenkommunikation in Deutschland, das eine abhör- und manipulationssichere Datenübertragung ermöglicht. In dieser Woche stellte Bundesforschungsministerin Anja Karliczek die erste quantengesicherte Verbindung zwischen zwei Bundesbehörden vor, die testweise zwischen dem BMBF und dem Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) in Bonn für die Übertragung einer Videokonferenz aufgebaut wurde.

Karliczek: «Wir brauchen Sicherheit vor Cyberangriffen auf staatliche Institutionen und kritische Infrastrukturen, aber auch auf Hochschulen und die Industrie. Und wir brauchen Sicherheit vor Quantencomputern, die schon bald mit enormer Rechenleistung heute gängige Verschlüsselungsverfahren überwinden könnten. Diese Sicherheit für unser Land und die Bürgerinnen und Bürger können wir durch Quantenkommunikation erreichen.»

Quantenkommunikation ist eine der entscheidenden Schlüsseltechnologien in der IT-Sicherheit und kann für künftige Bedrohungsszenarien rüsten. Das ist wichtig, denn Sicherheit und Souveränität im Netz sind Voraussetzungen für eine stabile Demokratie. Bundesministerin Karliczek hat daher vor zwei Jahren die QuNET-Initiative ins Leben gerufen. Die ist ein wichtiger Motor zur Umsetzung von Forschungsergebnissen aus der Grundlagenforschung zur Quantenkommunikation in alltagstaugliche Systeme. Ziel ist, mit den Arbeiten von QuNET und den weiteren durch das BMBF geförderten Vorhaben im Bereich der Quantenkommunikation die Basis für ein Ökosystem von Herstellern und Anbietern von Quantenkommunikationslösungen in Deutschland zu schaffen. So sollen die innovativen Technologien und Komponenten zeitnah in die breite Anwendung gelangen können.

Karliczek: «Wir wollen in der Forschung zur Quantenkommunikation das Steuer in der Hand halten. Die Quantenkommunikation ist daher auch ein wichtiger Schwerpunkt im Forschungsrahmenprogramm der Bundesregierung zur IT-Sicherheit «Digital. Sicher. Souverän.», dass wir im Juni auf den Weg gebracht haben. Wir müssen jetzt durch Forschung und Entwicklung die notwendigen technologischen Grundlagen für abhörsichere Netze in der Zukunft schaffen.»

Die erste quantengesicherte Verbindung zwischen zwei Behörden, die QuNET in dieser Woche testweise aufgebaut hat, ist dabei ein wichtiger Meilenstein in der Quantenkommunikation. Karliczek: «Durch den Aufbau eines hochsicheren Quantenkommunikationsnetzes können wir die Unabhängigkeit Deutschlands und Europas stärken und uns vor der Einflussnahme durch Dritte schützen. Ich freue mich deshalb sehr, dass die Erforschung von Quantenkommunikation einen zusätzlichen Schub im Rahmen der strategischen Technologieförderung des Konjunktur- und Zukunftspakets der Bundesregierung erhalten hat.»

«Quantengesicherte Kommunikation ist für den staatlichen Sicherheitsbereich und damit für uns im Bundesinnenministerium von großem Interesse,» ergänzt Dr. Markus Richter, Staatssekretär im Bundesministerium des Innern, für Bau und Heimat (BMI): «Können wir unsere Kommunikation mit hier entwickelter Technologie ohne externe Abhängigkeiten schützen, so ist dies ein großer Gewinn. In dieser Hinsicht sind wir sehr erfreut zu sehen, dass mit QuNET ein Verbund deutscher Forschungsinstitute diese erste quantengesicherte Videokonferenz zwischen zwei Behörden demonstrieren konnte.»

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Hintergrund zur Initiative QuNET

Das BMBF versteht die Quantenkommunikation als wichtige Schlüsseltechnologie, um Bürgerinnen und Bürgern auch in Zukunft ein sicheres Leben in der digitalen Welt zu ermöglichen. Seit 2015 ist die Quantenkommunikation deshalb integraler Bestandteil der BMBF-geförderten IT-Sicherheitsforschung. Quantenkommunikation ist ein Themenschwerpunkt des Rahmenprogramms der Bundesregierung «Quantentechnologien – von den Grundlagen zum Markt».

Die Initiative QuNET ist dabei ein Leuchtturmprojekt der IT-Sicherheitsforschung. Denn die Quantenkommunikation ermöglicht eine prinzipiell abhörsichere Datenübertragung, die auf fundamentalen physikalischen Prinzipien beruht. Es besteht die Gefahr, dass leistungsfähige Quantencomputer schon bald viele der kryptografischen Verfahren entschlüsseln können, die heute zum Beispiel beim Online-Banking oder beim Abrufen von E-Mails verwendet werden. In der deutschen und internationalen Grundlagenforschung werden daher verschiedenste Technologien zur abhörsicheren Quantenkommunikation erprobt. Die Kombination dieser vielfältigen Technologien sowie deren Verknüpfung mit bereits existierenden Infrastrukturen, stellt eine große Herausforderung dar. QuNET ist dabei ein wichtiger Meilenstein bei der Umsetzung der Forschungsergebnisse in alltagstaugliche Systeme. Das BMBF fördert QuNET voraussichtlich mit 125 Millionen Euro bis 2026. Zusammen mit weiteren Maßnahmen werden so in den nächsten fünf Jahren mehr als 150 Millionen Euro in die Erforschung der Quantenkommunikation investiert.

In QuNET werden elementare Technologien für die sichere Kommunikation zwischen öffentlichen Einrichtungen in Deutschland erforscht und erprobt. Die darauf aufbauenden Quantenkommunikationsstrukturen werden in Zukunft auch für die Industrie sowie für Bürgerinnen und Bürger zugänglich sein. Um die Berücksichtigung der notwendigen Sicherheitsaspekte zu gewährleisten, die zur Zertifizierung der Quantenkommunikationskomponenten notwendig sind, arbeitet QuNET eng mit einem Beirat zusammen, in dem das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) sowie einschlägige Firmen der Kommunikations- und IT-Sicherheitsbranche eingebunden sind. Es besteht zudem ein enger Austausch mit dem für das BSI zuständigen Bundesministerium des Innern, für Bau und Heimat (BMI). Mit QuNET leistet das BMBF zudem einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung einer europäischen Quantenkommunikationsinfrastruktur, zu deren Aufbau sich alle EU- Mitgliedsstaaten gemeinsam mit der Europäischen Kommission und der Europäischen Weltraumorganisation ESA im Rahmen der Initiative EuroQCI verpflichtet haben.

Die am 10. August 2021 erstmalig öffentlich präsentierte quantensichere Videokonferenz zwischen zwei Bundesbehörden, dem BMBF und dem BSI in Bonn, nutzt diverse Systeme zur Erzeugung von Quantenschlüsseln. Diese werden über Freistrahl und Faser ausgetauscht und in einem Schlüsselverwaltungssystem mit parallel erzeugten Post-Quanten-Schlüsseln kombiniert. Die Demonstration versteht sich ferner als Experiment, um Erkenntnisse zu gewinnen für die erwarteten komplexen und agilen IT-Gesamtsystemarchitekturen der Zukunft unter Einbezug von QKD (Quantum Key Distribution – Quantenschlüsselverteilung) sowie nationaler Richtlinien der IT-Sicherheit (Fotos: BMBF).