Auf Grund ihrer Sicherheitseigenschaften hat die Quantenkommunikation ein hohes Potential für Wirtschaft und öffentliche Nutzer. Für den großflächigen Einsatz bedarf es noch gezielter Forschung und anwendungsorientierter Weiterentwicklung. Das BMBF fördert daher die Erforschung und Entwicklung von Technologien und Methoden zum sicheren Einsatz von Quantenkommunikation in der Anwendung.
Ziel der Förderung ist eine gesteigerte Datensicherheit industrieller, öffentlicher und privater Nutzer von QKD-Systemen. Mit der Bekanntmachung wird außerdem beabsichtigt, langfristig die Voraussetzungen für die Entwicklung marktreifer Quantenkommunikationssysteme durch die deutsche Industrie zu schaffen und diese so in die Lage zu versetzen, die entstehenden Märkte frühzeitig zu besetzen.
Die Ziele dieser Richtlinie sind anhand der folgenden Indikatoren bemessen: Indikator für die Qualität ist langfristig die Anzahl von Produkten, in denen QKD-Verfahren eingesetzt werden, sowie die Anzahl von Patenten. Indikator für die Widerstandsfähigkeit von QKD-Systemen sind die erkennbaren Angriffsmöglichkeiten, bei denen die Kommunikation trotzdem aufrechterhalten werden kann; Indikator für sichere Systeme ist die Zertifizierbarkeit einzelner Komponenten bzw. der eingesetzten Protokolle. Ergänzende wissenschaftliche Ziele sind mittelfristig die Erhöhung der Anzahl und der Impact wissenschaftlicher Publikationen, das Entstehen neuer Publikations- bzw. Konferenzreihen und das Wachstum von Forschungsgruppen mit Fokus auf der Integration von QKD-Systemen in bestehende Telekommunikationsinfrastruktur. Aufgrund des vorwettbewerblichen Charakters wird ein messbarer Effekt frühestens drei Jahre nach Abschluss der Förderprojekte erwartet. Mit der Förderrichtlinie soll die vorwettbewerbliche Zusammenarbeit von Unternehmen und Forschungseinrichtungen im universitären und außeruniversitären Bereich intensiviert sowie die Beteiligung kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) an Forschungsprojekten unterstützt werden. Die Intensivierung der Zusammenarbeit lässt sich unter anderem über die Anzahl neuer kontinuierlicher Kontakte zwischen Wirtschaft und Wissenschaft messen.
Zweck der Zuwendung ist es, innerhalb einer dem Projekt angemessenen Projektlaufzeit von typischerweise drei Jahren, durch neue Software- und Hardwarelösungen innovative Quantenkommunikationssysteme zu entwickeln, welche widerstandsfähig gegen externe Angriffe sind und in der Lage sind, auf diese zu reagieren. Dies umfasst beispielsweise verschiedenste Angriffstypen auf ein Quantenkommunikationsnetzwerk, wie Seitenkanalangriffe und Denial-of-Service Attacken, welche durch gezielte Überlastung des Netzwerks dessen Einsatz blockieren. Ein praxistaugliches System muss eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen solche Angriffe Dritter besitzen sowie in der Lage sein, bei Bedarf geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten, um die sichere Kommunikation aufrechtzuerhalten. Durch die Zusammenarbeit von Unternehmen und Forschungseinrichtungen soll das bereits vorhandene Know-how aus Deutschlands hervorragend aufgestellter Grundlagenforschung auf Umsetzungspartner aus der Wirtschaft transferiert und in die Anwendung gebracht werden.
Gegenstand der Förderung sind Forschungs- und Entwicklungsprojekte mit dem Ziel, die Sicherheit und Widerstandsfähigkeit gegen Angriffe von Dritten von Quantenkommunikationssystemen in der Anwendung voranzutreiben.
Gefördert werden Einzel- und Verbundvorhaben, die die Systeme für den Einsatz unter realen Bedingungen weiterentwickeln, unter anderem mögliche Schwachstellen und Angriffspunkte in diesen identifizieren und Gegenmaßnahmen für diese entwerfen. In den Vorhaben können sowohl verbesserte Übertragungsprotokolle als auch notwendige Managementsoftware entwickelt werden. Daneben soll auch die benötigte Hardware für den physischen Austausch von Quantenschlüsseln auf ihre geräteunabhängige Sicherheit hin optimiert und – wenn nötig – neue Systemarchitekturen vorgeschlagen und umgesetzt werden. Beispiele für mögliche Forschungsgegenstände sind:
Die Aufzählung ist als beispielhaft und nicht als abschließend anzusehen. Es können auch andere Schwerpunkte zu Quantenkommunikationssystemen gefördert werden, sofern sie eindeutig die Sicherheit von Quantenkommunikationssystemen adressieren. Die gewählten Ansätze sollen in einem nachhaltigen technologischen Fortschritt resultieren. Die grundsätzliche Praxistauglichkeit der erforschten Technologie soll idealerweise innerhalb der Projektlaufzeit vorangetrieben werden. Die Verbünde sollen vorhandene Expertise im Bereich der Quantenkommunikation und der IT-Sicherheit miteinander verbinden. Eine Einbindung von Know-how-Trägern auf Seiten der Industrie ist erwünscht. Querschnittsthemen wie Normung, Standardisierung und vorbereitende Arbeiten zur Zertifizierung sollten, soweit erforderlich, in den Vorhaben berücksichtigt werden.
