Die zunehmende Bedrohung durch Quantencomputer erfordert innovative Lösungen für die Informationssicherheit. In diesem Kontext hat das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine 20 Kilometer lange Glasfaser-Teststrecke für Quantenkommunikation eingerichtet. Diese Teststrecke verbindet die Labore am Campus Süd und Campus Nord und ermöglicht die Übertragung von Quantenschlüsseln, die für die Abhörsicherheit entscheidend sind.

Quantenkommunikation, eine Schlüsseltechnologie für abhörsichere Kommunikation, nutzt die Prinzipien der Quantenmechanik, um Informationen sicher zu übertragen. Während herkömmliche kryptografische Verfahren zunehmend durch Quantencomputer bedroht werden, verspricht die Quantenschlüsselverteilung (QKD) eine physikalisch sichere Kommunikationsmethode. Diese Entwicklung ist besonders relevant für kritische Infrastrukturen und die Gewährleistung der Sicherheit in freien Gesellschaften, wie Studien des Fraunhofer ISI zeigen.

Die Herausforderungen der Quantenkommunikation

Die Einführung von Quantenkommunikationstechnologien steht jedoch vor Herausforderungen. So erfordert die Fehleranfälligkeit von Quantensystemen aufwendige Fehlerkorrekturen, und die Kosten für die Implementierung sind aktuell noch hoch. Der Erfolg der Quantenkommunikation hängt von der Weiterentwicklung der Technologie und der Senkung der Infrastrukturkosten ab. Ein Projekt zur Entwicklung von Quantenrepeatern, die längere Distanzen ermöglichen, wird momentan mit 20 Millionen Euro vom Bundesforschungsministerium gefördert.

Des Weiteren wird in der Forschung an der Marktreife der verschiedenen Generationen quantenbasierter Technologien gearbeitet. Aktuell gibt es drei Generationen der Quantenkommunikation:

• Erste Generation: Prepare & Measure-QKD, marktreif, aber hohe Kosten und fehlende Zertifizierungen hemmen den Einsatz.
• Zweite Generation: Verschränkungsbasierte QKD, weniger ausgereift, geringere Schlüsselraten, aber potenzielle Vorteile für komplexe Netzwerke.
• Dritte Generation: Quantenrepeater, die größere Reichweiten und verteiltes Quantenrechnen ermöglichen.

Perspektiven und Maßnahmen für die Zukunft

In einer Zeit, in der leistungsfähige Quantencomputer in naher Zukunft verfügbar sein könnten, müssen Organisationen, wie in einem Leitfaden von Bitkom beschrieben, die Herausforderungen des Quantencomputings proaktiv angehen. Dies beinhaltet die Vorbereitung auf die Umstellung auf quantensichere Kryptografieverfahren, um einen langfristigen Schutz von Kommunikations- und Sensordaten zu gewährleisten.

Die Prognosen für den globalen Umsatz in der Quantenkommunikation zeigen ein starkes Wachstum, mit einem Anstieg von 1,7 Milliarden Euro im Jahr 2023 auf 5,8 Milliarden Euro bis 2030. Damit wird eine jährliche Wachstumsrate von 15 bis 25 Prozent erwartet. Sowohl Deutschland als auch andere Länder wie die USA, China und Japan haben die strategische Wichtigkeit dieser Technologien erkannt.

Um die technologische Souveränität zu stärken, sind Investitionen in Infrastruktur, öffentliche Finanzierung, Bildungsprogramme und eine enge Zusammenarbeit zwischen Forschungsorganisationen und der Industrie unerlässlich. Durch gezielte Maßnahmen kann die Sicherheit kritischer Technologien in Deutschland und Europa nachhaltig gesichert werden.