22. Mai 2019

Fraunhofer HHI beteiligt sich an BMBF-geförderter Großinitiative für die Quantenkommunikation

QuNET, eine Großinitiative für ein abhörsicheres Quantennetz, wird mit insgesamt 165 Millionen Euro gefördert. Dies gab Anja Karliczek, Bundesministerin für Bildung und Forschung, in Berlin bekannt. In QuNET erforscht das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, der Max-Planck-Gesellschaft und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt photonische Technologien für abhörsichere quantenbasierte Kommunikationsnetzwerke. Das Fraunhofer HHI steuert hier zwei Technologien bei: Photonisch integrierte Schaltkreise (PICs) für das Quantennetz, die bereits mehrfach erfolgreich im Wettbewerb um europäische Forschungsprojekte waren, sowie Expertise in Glasfasernetzen und in der Quantenschlüsselübertragung, die bereits auf einer Freistrahlstrecke demonstriert wurde.

Ziel von QuNET ist die sichere Kommunikation zwischen Regierungsorganisationen. Das auf insgesamt sieben Jahre angelegte Vorhaben soll darüber hinaus als zentrale Plattform für den Aufbau einer deutschen Quantenkommunikationsinfrastruktur dienen und wird auch wegweisend für den Aufbau eines Quanteninternets sein. Auf europäischer Ebene verfolgen die Bundesregierung und die QuNET-Konsortialpartner das Ziel, einen sicheren europäischen Datenraum zu schaffen. Allein in der ersten Phase wird die Initiative rund 25 Millionen Euro über zwei Jahre erhalten. „Im digitalen Zeitalter sind Wirtschaft und Gesellschaft auf eine sichere Kommunikation mehr denn je angewiesen. Sichere Datenleitungen sind die Lebensadern unseres Zeitalters. Deshalb muss der Datenaustausch so sicher wie möglich gemacht werden. Die Quantenkommunikation bietet dafür einzigartige Möglichkeiten. Deutschland und Europa müssen in diesem Bereich eigene Kompetenzen ausbauen, um nicht von anderen abhängig zu werden.“, so Anja Karliczek. Um dieser Herausforderung zu begegnen, hat sich die Fraunhofer-Gesellschaft mit ihren Instituten für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI, sowie Angewandte Optik und Feinmechanik IOF mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts zusammengeschlossen.

Das Fraunhofer HHI ist weltweit führend in der Erforschung von mobilen und optischen Kommunikationsnetzen sowie in der Kodierung von Videosignalen. Forschende des Fraunhofer HHI stellten im Jahr 2016 einen Weltrekord in der optischen Freiraum-Datenübertragung auf. Dafür wurde an zwei Gebäuden des Fraunhofer HHI eine bidirektionale 1,7 Tbit/s schnelle optische Übertragungsstrecke über die Luft eingerichtet. Solche Freistrahlstrecken sind relevant für Gebiete mit unterentwickelter Infrastruktur und dienen als Teststrecken für die optische Kommunikation zu Satelliten. Auf der gleichen Strecke wurden vom Fraunhofer HHI bereits im Rahmen des DFG-Sonderforschungsbereichs Halbleiter-Nanophotonik Quantenschlüsselübertragung-Versuche mit bis zu 8 kbit/s Schlüsselrate unter Verwendung des Zeit-Frequenz-Protokolls durchgeführt. Am Fraunhofer HHI entwickelte photonisch integrierte Schaltkreise sind weltweit bei der Übertragung hoher Datenraten durch Glasfasernetze im Einsatz. Im Rahmen der Projekte UNIQORN und CIVIC des „Quantum Flagship“ der Europäischen Union werden diese PICs für die Quantenschlüsselübertragung weiterentwickelt. Hier entwickeln Forschende der Abteilung Photonische Komponenten am Fraunhofer HHI neuartige optische Integrationslösungen, die es erlauben, Quantentechnologien für jedermann erschwinglich zu machen. Die am Fraunhofer HHI entwickelte hybride photonische Integrationsplattform PolyBoard ermöglicht die flexible und effiziente Kombination unterschiedlichster optischer Funktionalitäten auf einem einzelnen Chip und ist somit der Schlüssel für den Erfolg im Massenmarkt.

Hintergrund der QuNET-Initiative ist die steigende Leistungsfähigkeit digitaler Technologien, die auf Datennetzwerke von heute einwirken und eine zunehmende Gefahr für die Sicherheit der modernen Informationsgesellschaft darstellen. Vor allem Regierungsorganisationen, Banken und sicherheitskritische Unternehmen müssen ihre Sicherheitsinfrastrukturen dahingehend überdenken und erneuern. Im Herbst 2019 wird das in drei Phasen gegliederte Projekt offiziell starten: Zunächst entwickeln die Forscherinnen und Forscher die Hardwarekomponenten, im zweiten Schritt erarbeiten sie die technologischen Grundlagen für einen Mehrbenutzerbetrieb in heterogenen Netzwerken. In der dritten Phase soll gemeinsam mit der Industrie und Bundesnetzbetreibern das auf Quantentechnologie basierte Behördennetzwerk implementiert werden.