Kompakte optische Kommunikationssysteme für quanten-sicheren Informationsaustausch zwischen Behörden
Zukünftige Quantencomputer werden in der Lage sein, aktuell zur Absicherung von Kommunikation genutzte Verschlüsselungen zu knacken. Insbesondere die Kommunikation zwischen nationalen Behörden und internationalen Organisationen steht schon heute im Fokus von Cyberangriffen. Die QuNET-Initiative hat sich deshalb zum Ziel gesetzt, Kommunikation zukünftig besser vor Angriffen zu schützen. Für eine verbesserte Sicherheit kommt dabei die Quantenkryptographie (engl. Quantum Key Distribution, QKD) zum Einsatz. Das Projekt QuNET+FuNK soll Datenübertragungen durch das Nutzen zusätzlicher Kommunikationskanäle über eine optische Freistrahlverbindung sowie Satellitenfunk absichern. Mittels sogenannter fixer Knoten soll eine Kommunikation über Distanzen von wenigen Kilometern auch dann möglich sein, wenn eine Verbindung über Glasfasernetze gestört oder nicht vorhanden ist. Transportable nomadische Knoten ergänzen dabei kurzfristige Kommunikationsbedarfe oder -Anwendungen im Außeneinsatz.
Ziel des Vorhabens „Kompakte optische Kommunikationssysteme für quanten-sicheren Informationsaustausch zwischen Behörden“ (QuNET+FuNK) ist es, die für eine optische Freistrahlkommunikation nötigen fixen und nomadischen Knoten zu entwickeln. Dabei sollen sich die zu erforschenden Komponenten in die bestehende QuNET-Infrastruktur einfügen und diese erweitern. Im Projekt entwickeln die Forschenden Systeme sowohl für die Empfänger- als auch für die Senderseite. Dazu erforschen sie die Übertragung optischer Signale über Teleskope sowie die dafür nötige Strahlführung für eine korrekte optische Übertragung zwischen beiden Teleskopen. Auf der Senderseite modifiziert das Projektteam eine bereits in QuNET entwickelte Strahlquelle. Für den Empfänger wird ein Detektor mit dazugehöriger Kühlung untersucht. Zusätzlich zum QKD-Kanal soll über den gleichen optischen Pfad auch eine klassische Kommunikationsverbindung bereitgestellt sowie eine Verbindung über Satellitenfunk ermöglicht werden. Insbesondere der nomadische Knoten soll möglichst kompakt und robust ausgelegt werden, um einen autonomen Betrieb im Außeneinsatz sowie den Transport in einem Fahrzeug zu ermöglichen. Zum Projektabschluss sollen die entwickelten Systeme unter Labor- und Realbedingungen demonstriert werden.
Die in QuNET entwickelte Infrastruktur wird durch QuNET+FuNK mittels zusätzlicher Komponenten erweitert. Die kompakten und robusten Kommunikationsknoten versprechen eine einfache Handhabung und einen geringen Preis, was zu einer hohen Akzeptanz bei staatlichen Behörden führen soll. Dies ermöglicht auch Anwendungen über Behördennetze hinaus. Eine flexible Auslegung der Terminals soll den Betrieb auch mittels anderer Übertragungsprotokolle ermöglichen und damit den Nutzendenkreis erweitern. Durch eine hohe Industriebeteiligung und ein breit aufgestelltes Konsortium mit hoher Technologiekompetenz wird die technologische Souveränität am Standort Deutschland nachhaltig gestärkt.