Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat eine Testanlage für Quantenkommunikation eröffnet. Ziel dieser Einrichtung ist die Schaffung abhörsicherer Kommunikationswege, die insbesondere für den Schutz vertraulicher Daten wie Patienteninformationen, Bankverbindungen und Regierungsdaten von Bedeutung sind. Diese Teststrecke nutzt die Prinzipien der Quantenphysik und bietet Möglichkeiten, die über herkömmliche Verschlüsselungstechniken hinausgehen.
Die Teststrecke erstreckt sich über 20 Kilometer und verläuft als Glasfaser zwischen den Campussen Süd und Nord des KIT. Sie hat einen Durchmesser von 125 Mikrometern und einen lichtleitenden Kern von 9 Mikrometern. Über diese Strecke können Quantenschlüssel für sichere Kommunikation übertragen werden, was die Quantenkommunikation zu einer Schlüsseltechnologie für die Datensicherheit der Zukunft macht.
Quantencomputing und die Bedrohung der Informationssicherheit
Quantencomputer, die mit Qubits arbeiten und mehrere Zustände gleichzeitig annehmen können, sind in der Lage, traditionelle Verschlüsselungen zu brechen. Dies stellt eine ernsthafte Bedrohung für die Informationssicherheit dar. Bundeskanzler Olaf Scholz betonte die Wichtigkeit der Quanten-Technologien, um die Unabhängigkeit von anderen Ländern zu gewährleisten. Das KIT plant zudem den Ausbau der Teststrecke zu einem umfassenden Quantennetzwerk, das Forschung am Quanteninternet unterstützen soll.
Das Projekt ist Teil der Exzellenzcluster-Initiative „Chem4Quant“, die in Zusammenarbeit mit den Universitäten Ulm und Stuttgart durchgeführt wird. Ziel ist die Entwicklung neuartiger Qubit-Materialien und Bauteile für das Quanteninternet sowie die Erforschung von Quantenrepeatern, die eine sichere Informationsübertragung über größere Distanzen ermöglichen. Das Bundesforschungsministerium fördert das Projekt über einen Zeitraum von drei Jahren mit 20 Millionen Euro, während 42 Forschungseinrichtungen und Unternehmen an der Quanten-Netzwerkstruktur mitarbeiten.
Eine zentrale Herausforderung bei der Entwicklung dieser Technologien ist die Fehleranfälligkeit von Quantensystemen, die eine Quantenfehlerkorrektur erfordert. Experten weisen darauf hin, dass mögliche Entwicklungen in der Zukunft kryptoanalytisch relevante Quantencomputer in etwa zehn Jahren ermöglichen könnten.
In diesem Zusammenhang ist die Diskussion um Quanten- und Post-Quanten-Kryptografie relevant. Der amerikanische Auslandsgeheimdienst hat eine Präferenz für Post-Quanten-Kryptografie, da diese mit neuen Algorithmen bestehende Verschlüsselungsmethoden ersetzen soll, die gegen Quantencomputer widerstandsfähig sind. Während Quantenkryptografie den Austausch eines gemeinsamen Schlüssels über Lichtquanten (Photonen) ermöglicht und strenge Sicherheitsgarantien bietet, erfordert sie spezielle Ausrüstung. Experts wie Grégoire Ribordy von ID Quantique fordern die Implementierung quantensicherer Netzwerke, um sensiblen Informationen Verfahren anzuwenden, die möglicherweise vor Quantencomputern sicher sind.
Die Debatte über die besten Methoden zur Gewährleistung der Datensicherheit im Quantenzeitalter bleibt kontrovers, wobei einige Experten die Vorteile einer Kombination von Post-Quanten-Kryptografie und Quantenkryptografie hervorheben, um unterschiedliche Sicherheitsbedürfnisse anzusprechen. In jedem Fall zeigt sich ein dringender Handlungsbedarf, sich auf die Herausforderungen und Möglichkeiten, die die Quantencomputer mit sich bringen, vorzubereiten.
