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News 11.10.2018

Eröffnen Quanten-IKT-Systeme die Datensicherheit der Zukunft?

Projekt Q.Link.X entwickelt Quantenrepeater für physikalisch abhörsichere Kommunikation

Im Zuge der Digitalisierung gewinnen Datensicherheit und nachweisbar sichere Kommunikation kontinuierlich an Bedeutung. Aktuell werden hierfür Verschlüsselungsverfahren eingesetzt, deren Sicherheit weitestgehend auf der Leistungsfähigkeit heutiger Rechner beruht. Sollte eines Tages ein wesentlich leistungsstärkerer Computer, wie beispielsweise ein Quantencomputer, verfügbar sein, könnten diese Verfahren allerdings unbrauchbar werden.

Die Quantenkommunikation hingegen ist ein vielversprechender Ansatz für Datensicherheit und sichere Kommunikation: Sie nutzt Quantenzustände als Informationsträger, die aufgrund fundamentaler physikalischer Gesetze weder kopiert noch unbemerkt mitgelesen werden können. Die Sicherheit der Quantenkommunikation wird also nicht durch algorithmische Methoden gewährleistet – das ist ein Paradigmenwechsel in der Daten- und Nachrichten-verschlüsselung. Diesen Aufbruch in die Quantentechnologie treiben deutschlandweit 25 wissenschaftliche Partner mit ihrem Verbundprojekt „Quanten-Link-Erweiterung“ – kurz: Q.Link.X – voran, darunter die Universitäten Bochum, Bonn und Dortmund.

Die Umsetzung erster Quantenkommunikationsstrecken stößt jedoch auf eine technologische Herausforderung: Bei der Übertragung der Quanteninformation mit Lichtteilchen (Photonen) kommt es zu unvermeidbaren Leitungsverlusten, wodurch die Übertragungsstrecken bisher auf unter 100 Kilometer begrenzt werden. Mit Quantenrepeatern soll diese Grenze ohne Sicherheitseinschränkungen überwunden werden. Repeater sind in der Kommunikationstechnik Signalverstärker und
-aufbereiter. Anders als diese Repeater muss der Quantenrepeater Signale verschiedener Teilstrecken aber mittels Quantenprozessen verknüpfen, um somit größere Distanzen zu überbrücken.

Das Verbundprojekt „Quanten-Link-Erweiterung“ soll nun die Entwicklung von solchen Quantenrepeatern vorantreiben, die Quantenspeicher und Quantenkoppler einsetzen. Mit Quantenpunkten, Diamant-Farbzentren und einer Kombination atomarer und ionischer Systeme – also drei verschiedenen technischen Plattformen  – sollen Übertragungsstrecken zwischen zehn und 100 Kilometern realisiert und die Vorteile der jeweiligen Systeme einander gegenübergestellt werden. Die Arbeiten sollen die Technologie vorbereiten, um in späteren Phasen auch viel längere Strecken zu überbrücken. In Q.Link.X werden erstmals nicht nur einzelne Komponenten eines Quantenrepeaters, sondern komplette Kommunikationsstrecken erforscht und entwickelt.

Weitere Informationen finden Sie hier.

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