Schlüsseltechnologie für sichere Quantennetze
In einer zunehmend vernetzten Welt sind die Sicherheit und Zuverlässigkeit der IT-Infrastruktur von zentraler Bedeutung. Cyberattacken, Spionage und IT-Sabotage bedrohen täglich unsere kritischen Systeme und die Stabilität freier Gesellschaften. Genau an dieser Stelle setzt das Forschungsprojekt Quantum Repeater.Net (QR.N) an: Ziel ist es, die Grundlagen für eine neue Ära hochsicherer Kommunikationsnetze auf der Basis quantenphysikalischer Prinzipien zu schaffen.
Gefördert durch das BMBF
Projektseite Quantenrepeater.Net
Laufzeit: Januar 2025 - Dezember 2027
Die Idee hinter Quantenrepeatern hat eine lange Forschungsgeschichte. Bereits seit 2010 wurden in Deutschland Projekte zur Entwicklung dieser Schlüsseltechnologie gefördert. Zuletzt legte das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt Quantenrepeater.Link (QR.X) zwischen 2021 und 2024 die Grundlagen für die Entwicklung von Quantenrepeatern. QR.N baut auf diesen Ergebnissen auf und führt die Arbeiten auf einer neuen Stufe fort, indem es Quantenrepeater-Technologien in realen Umgebungen erprobt und weiterentwickelt.
Quantennetzwerke bieten eine bisher unerreichte Sicherheit durch ihre physikalischen Grundlagen. Eine zentrale Komponente solcher Netzwerke sind Quantenrepeater. Sie ermöglichen die zuverlässige Übertragung quantenphysikalischer Zustände über große Entfernungen. So leisten sie einen entscheidenden Beitrag zum Aufbau einer sicheren, quantenbasierten IT-Infrastruktur – mit Potenzialen für die Vernetzung zukünftiger Quantencomputer.
Die Realisierung von Quantenrepeatern und Ende-zu-Ende-Quantennetzwerken stellt eine erhebliche technische Herausforderung dar. Dazu gehören:
- Erzeugung und Speicherung von Quantenzuständen: Diese müssen mit höchster Präzision und minimalen Verlusten übertragen werden.
- Einrichtung von Netzwerkknoten: Zwischenknoten mit Quantenspeichern ermöglichen eine fehlerkorrigierte Übertragung und leistungsstarke Protokolle.
- Hardware-Entwicklung: Unterschiedliche Plattformen wie Atome, Ionen oder Halbleiterstrukturen werden getestet und hybrid kombiniert, um plattformübergreifende Lösungen zu schaffen.
Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt QR.N vereint 42 Partner aus Forschung und Industrie, die gemeinsam daran arbeiten, Quantenrepeater außerhalb von Laborumgebungen auf realen Teststrecken zu demonstrieren. Aufbauend auf den Ergebnissen des Vorläuferprojekts QR.X soll ein umfassendes Konzept für eine quantengesicherte Kommunikation entwickelt werden. Die langfristige Vision von QR.N ist die Entwicklung einer Quanten-Informationstechnologie für öffentliche Kommunikationssysteme, die IT-Sicherheit auf ein völlig neues Niveau hebt. Quantenrepeater werden nicht nur die sichere Datenübertragung ermöglichen, sondern auch den Weg zur Vernetzung von Quantencomputern ebnen – ein entscheidender Schritt in der digitalen Evolution. Das Teilvorhaben des HHI bezieht sich auf die Erforschung von verschränkungsbasierten Telekommunikations-Netzwerken.