Quantum Key Distribution (Entwurf)

Die Abteilung Photonische Netze und Systeme entwickelt Technologien für die sichere Schlüsselverteilung mittels Quantenkommunikation. Dabei kommen sowohl Glasfasernetze als auch Freiraumübertragungen – etwa über Satelliten – zum Einsatz. Grundlage ist ein Verfahren auf Basis der Zeit-/Frequenzunsicherheit, bei dem Informationen in der Ankunftszeit oder Frequenz von Photonen im Wellenlängenbereich von 1550 nm kodiert werden. Ziel ist es, Quanten- und klassische Kommunikation effizient in einem gemeinsamen Netz zu vereinen.

Unsere QKD-Systeme

Seit 2015 entwickelt das Fraunhofer HHI praxisnahe Systeme für die Quanten-Schlüsselverteilung (Quantum Key Distribution, QKD). Sie basieren auf dem BB84-Decoy-State-Protokoll, nutzen Standard-TCP/IP-Kanäle und benötigen keine speziellen Synchronisationsverbindungen.
Die optische Umschaltung des Quantenkanals erfolgt in weniger als einer Sekunde und sorgt so für hohe Flexibilität in komplexen Netzumgebungen.

Hardwaremodule

Zur Unterstützung der QKD-Systeme bieten wir spezialisierte Komponenten:

• Einzelphotonen-Detektormodul – kompakte und zuverlässige Messung im C- und O-Band
• Time Tagger – hochpräzise Zeitmessung einzelner Photonenereignisse mit 100 ps Genauigkeit

Diese Module lassen sich flexibel in bestehende QKD-Infrastrukturen integrieren und ermöglichen eine sichere Schlüsselgenerierung in Echtzeit.

Anwendungsfelder

Die QKD-Systeme des Fraunhofer HHI eignen sich für alle Bereiche, in denen Datensicherheit höchste Priorität hat: Behörden & Verwaltung – geschützte Kommunikation und vertrauliche Daten

• Finanzsektor – Sicherheit bei Transaktionen und Archivierung
• Gesundheitswesen & Forschung – vertrauliche Patientenkommunikation und Datenschutz in der Forschung
• Telekommunikation & Cloud – quantensichere Sicherheit auf Netzebene
• Industrie & kritische Infrastrukturen – abgesicherte M2M-Kommunikation in hochautomatisierten Umgebungen

Was uns auszeichnet

Das Fraunhofer HHI verbindet Spitzenforschung mit praxisnaher Integration:

• Eigenentwickelte photonisch-integrierte Plattformen (PolyBoard, InP)
• Kombination von Quanten- und klassischer Netzwerktechnologie
• Langjährige Erfahrung in der Koordination großer Forschungsprojekte
• Tiefe Einbindung in nationale und europäische Innovationsnetzwerke
• Enge Zusammenarbeit mit Industrie, Behörden und Standardisierungsgremien