Am 22. Januar 2025 wurde am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine neue Glasfaser-Teststrecke eröffnet, die einen wichtigen Schritt in der Entwicklung abhörsicherer Kommunikation darstellt. Das Ziel dieser Teststrecke ist die Übertragung, den Test und die Weiterentwicklung von Quantenschlüsseln. Diese Technologie spielt eine Schlüsselrolle in der zukünftigen Quantenkommunikation und soll Quantencomputer vernetzen, wodurch potenziell eine neue Ära der sicheren Kommunikation eingeläutet wird. Die Teststrecke erstreckt sich über eine Länge von 20 Kilometern und verbindet die Campus Süd und Nord des KIT.
Die Technologie basiert auf hochkohärenten Lasern, die Quantenschlüssel erzeugen und übertragen. Professor David Hunger, Projektleiter am KIT, unterstreicht die Bedeutung dieser Teststrecke für die Quantenforschung und die Entwicklung von Quantennetzwerktechnologien. Außerdem wird das Projekt in Zusammenarbeit mit KEEQuant, einem Startup, das sich auf quantensichere Kommunikation spezialisiert hat, durchgeführt.
Weltrekord bei Quantenverschränkung
Zu den jüngsten Fortschritten in der Quantenkommunikation gehört der neue Weltrekord bei der Quantenverschränkung, der von Wissenschaftler:innen des Wiener Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) aufgestellt wurde. Erstmals gelang es, verschränkte Photonen über eine Distanz von 248 Kilometern durch Glasfaser zu übertragen, was den alten Rekord von knapp 100 Kilometern aus dem Jahr 2019 mehr als verdoppelt. Diese bahnbrechende Errungenschaft hat das Potenzial, die Grundlagen für ein zukunftsweisendes zentrales Quanteninternet zu schaffen.
Diese Technologie verspricht nicht nur abhörsichere Kommunikation, sondern auch leistungsstarke verteilte Sensornetzwerke. Ein Sendeapparat in Wien übertrug stabil über mehrere Tage hinweg Quantenzustände zu Empfangsstationen in Sankt Pölten und Bratislava. Die Details dieser hochkomplexen Herausforderungen in der Übertragung von Quantenzuständen wurden im Fachmagazin Nature Communications veröffentlicht.
Technologische Fortschritte und Sicherheitsaspekte
Quantenkommunikation, wie sie am KIT und durch die Forschungsprojekte der ÖAW vorangetrieben wird, ermöglicht den abhörsicheren Austausch von Schlüsseln zur Kodierung sicherheitsrelevanter Informationen. Diese Sicherheit beruht auf den physikalischen Prinzipien der Quantenverschränkung und des Superpositionsprinzips, die den algorithmischen Verfahren der klassischen Kryptographie überlegen sind. Die Fraunhofer-Gesellschaft arbeitet im Rahmen der QuNET-Initiative an der Entwicklung von Quantenkommunikationssystemen, die in Hochsicherheitsnetzen Anwendung finden sollen.
In den ersten Phasen des Projekts wird ein Schlüsselexperiment an der Schnittstelle zwischen Quantenkanälen verschiedener Wellenlängenbänder durchgeführt. Dabei sollen technologische Demonstratoren die sichere Verbindung zwischen verschiedenen Gebäuden und deren Anbindung an Glasfaserinfrastrukturen ermöglichen. Elementare Bausteine wie hochpräzise optische Spiegelteleskope und polarisationsverschränkte Photonenpaarquellen werden hierfür eingesetzt. Diese Technologien versprechen eine schnelle Schlüsselaustauschrate, die für die Gewährleistung abhörsichere Kommunikation zwischen Endpunkten entscheidend ist.
Mit dieser Entwicklung festigt Deutschland seine Position an der Spitze der internationalen Quantenforschung. Die Fortschritte am KIT und die weltweiten Rekorde in der Quantenverschränkung sind wegweisend für die Zukunft der Quantenkommunikation und eröffnen neue Dimensionen der Sicherheit in der digitalen Kommunikation.
KIT berichtet über die Eröffnung der Glasfaser-Teststrecke
ÖAW berichtet über den Weltrekord in der Quantenverschränkung
Fraunhofer IOF liefert Einblicke in die Quantenkommunikationstechnologien