Quantum Key Distribution

Abhörsichere Kommunikation durch Quantenphysik

Das Fraunhofer HHI entwickelt QKD-Systeme, die physikalisch abhörsichere Kommunikation aus dem Labor in reale Netze bringen – erprobt in Behördennetzen, auf 680 km Glasfaser und sogar in der Luft. Als eines der wenigen Institute weltweit deckt das HHI die gesamte Entwicklungskette ab: von photonischen Chips und Einzelphotonen-Detektoren bis zu schlüsselfertigen Systemen und Sicherheitszertifizierung.

Unsere Technologie

Das HHI-QKD-System basiert auf dem BB84 Decoy-State-Protokoll und lässt sich ohne Umbau in bestehende Netzwerke integrieren. Alle klassischen Kommunikationskanäle nutzen Standard-TCP/IP – kein dedizierter Synchronisationskanal, kein Parallelnetz erforderlich. Der Quantenkanal ist in unter einer Sekunde optisch umleitbar und damit kompatibel mit dynamischen SDN- und ROADM-Netzen.

 

Glasfaser & Freistrahlung Nahtlose Netzintegration
Einsatzbereit in Glasfaser- und Freistrahlnetzen – erprobt in realen Deployments: Bundesbehörden, Berlinale-Filmverteilung, 680 km Backbone Berlin–Frankfurt. Kompatibel mit SDN- und ROADM-Netzen. Quantenkanal optisch umleitbar in unter einer Sekunde – kein Parallelnetz, keine zusätzlichen Synchronisationskanäle erforderlich.
Standardisierte KMS-Schnittstelle BB84 Decoy-State-Protokoll
ETSI-konforme Schlüsselschnittstelle (GS QKD 004) – interoperabel mit kommerziellen Verschlüsselungsgeräten. Schutz vor Store-now-decrypt-later-Angriffen. Sicherheit auf Basis physikalischer Gesetze – nicht mathematischer Annahmen. Ein Abhörversuch ist zwingend nachweisbar und hinterlässt physikalische Spuren.
Volle Systemkette aus einer Hand Integrierte Photonik (PIC)
Der Entwicklungsprozess reicht von der Quantenentropiequelle (QRNG) über die Übertragung bis hin zur Einzelphotonen-Detektion und endet bei der Nachbearbeitung – alle Schlüssel-komponenten werden bei HHI intern entwickelt. Sender- und Empfängermodule auf HHI-eigenen PolyBoard- und InP-Plattformen. Kompakte, kosteneffiziente Komponenten – Basis für künftige steckkartengroße Telecom-Module.

Portfolio

Quantum Key Distribution System für hochsicheren Datenschutz

Zukunftssicherer Schutz vor Quantencomputer-Bedrohungen

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Präzise Einzelphotonen-Detektion für Quanten-Anwendungen

Kompaktes Detektormodul mit hoher Empfindlichkeit und flexibler Integration

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Time to Digital Wandlung im Sub-Nanosekunden-Bereich

Ein kompaktes Messgerät zur Digitalisierung zeitlicher Ereignisse mit Auflösungen unter 0.1 Nanosekunden

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Video

Quanten-Schlüsselverteilung am Fraunhofer HHI

In diesem Video gibt Dr. Nino Walenta eine Einführung in die Quanten-Schlüsselverteilung und ihre Bedeutung für sichere Datenübertragung im Zeitalter von Quantencomputern. Er erläutert, wie das Fraunhofer HHI im Rahmen der QuNET-Initiative Systeme auf Basis physikalischer Prinzipien entwickelt.

Meilensteine & Demonstrationen

2026: Q-net-Q abgeschlossen: 680 km QKD-Backbone Berlin–Frankfurt erfolgreich validiert

Das Forschungsprojekt Q-net-Q demonstrierte erfolgreich eine hybride QKD-Netzinfrastruktur unter realen Betriebsbedingungen – eine 680 km Fernverbindung von Fraunhofer HHI in Berlin über Erfurt bis zum DE-CIX in Frankfurt a. M., ergänzt durch ein 150 km regionales Testnetz in Sundhausen. Multi-Vendor-Validierung mit SDN-Kontrolle. Gefördert mit 11,8 Mio. € durch BMBF und EU (EFRE).

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2025: Luft-Boden-Freistrahlung: QKD zwischen Flugzeug und Bodenstation (QuNET Key Experiment #3)

Quantenkanäle wurden erstmals mehrfach zwischen einem DLR-Forschungsflugzeug (Dornier 228) und der mobilen Bodenstation QuBUS gemessen und Technologien für QKD erprobt – ohne dedizierten Taktkanal, mit Verschränkungsquelle an Bord. Durchgeführt von DLR, MPL, FAU, Fraunhofer IOF und HHI zwischen Oberpfaffenhofen und Erlangen.

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2025: „Mini-EuroQCI": Sieben-Domänen-Demonstration auf der ECOC 2025

7 unabhängige Netzdomänen, 8 KMS-Technologieanbieter und 9 QKD-Systeme unterschiedlicher Technologien (DV, CV, verschränkungsbasiert, Glasfaser, simulierter Satellitenlink) wurden live miteinander verbunden. Demonstrierte Anwendungen: quantengesicherte Videokonferenz, VPN-Verschlüsselung und gesichertes Daten-Backup.

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2024: QuNET-Schlüsselexperiment: Erstmals mehrere Teilnehmer gleichzeitig quantengesichert

In Berlin kommunizierten erstmals mehrere Teilnehmer gleichzeitig quantengesichert – ein Nachweis der Skalierbarkeit von QKD-Netzen für Mehrbenutzer-Szenarien in realen Netzen. Vier HHI-QKD-Knoten (Bundesdruckerei, Strausberg, T-Labs, HHI) im Dauerbetrieb mit SDN-Monitoring.

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2022: QuNET präsentiert erste Systemlösungen für hochsichere Quantenkommunikation

In QuNET-beta wurden vollständige Systemlösungen für behördliche und industrielle Anwendungen vorgestellt sowie Anbindung an europäische Quanten-Netzinfrastrukturen (EuroQCI) begonnen.

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2022: QKD-gesicherte Filmverteilung bei der Berlinale

Im EU-Projekt OpenQKD integrierte das HHI gemeinsam mit Colt, ADVA und ID Quantique einen QKD-Link in die Filmdistribution des Festivals – hochauflösende Premierenfilme wurden erstmals quantengesichert gegen Piraterie übertragen.

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2021: Erste quantengesicherte Videokonferenz zwischen Bundesbehörden

Im Rahmen der QuNET-Initiative wurde die erste abhörsichere Videokonferenz zwischen BMBF und BSI über Glasfaser- und Freistrahlstrecken mit QKD-Schlüsseln durchgeführt – ein bundesweiter Meilenstein für quantengesicherte Behördenkommunikation.

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