Aktuelles › Quantum Optics Jena · Neues Forschungsprojekt zur quantengesicherten Kommunikation
Sicherheit und Vertrauen sind zentrale Bausteine für die weltweite Kommunikation und den Informationsaustausch. Die stetige Weiterentwicklung von Hochleistungsrechnern und Quantencomputern stellt für die Nutzung von etablierte Verschlüsselungsverfahren eine zunehmende Gefahr dar und verlangt neue Lösungen. Im Rahmen des »Q‑Sec-Pro« Projektes entwickelt das Start-up Quantum Optics Jena neue Technologien für die Sicherheit in der Informationsübertragung auf Basis der Quantenphysik. Für die Erforschung der Technologien im Rahmen der »Start-up Secure« Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung erhält das Unternehmen nun einen Förderbescheid von rund 800.000 Euro.
Verschränkte Lichtteilchen für ein neues Level an Informationssicherheit
Die digitale Kommunikation hat seit Einführung des „Information Superhighways“ in den 1990-er Jahren mittlerweile alle Bereiche des gesellschaftlichen Lebens erfasst und die Welt zu einem „Global Village“ schrumpfen lassen. Die enorme Reichweite dieser raschen digitalen Entwicklung ist für viele Menschen heutzutage kaum noch nachvollziehbar, werden doch E‑Mail-Clients, soziale Netzwerke und VoIP-Dienste mit einem nie dagewesenen Technikvertrauen genutzt.
Doch die virtuelle Welt birgt Gefahren, die reale Konsequenzen haben. Neben den jährlichen Finanzschäden durch digitale Kriminalität (global > $1.000 Mrd.) oder der Sabotage kritischer Infrastrukturen gefährden die sich nähernde Nutzbarkeit eines performanten Quantencomputers die aktuell genutzten kryptografischen Verschlüsselungsverfahren und damit die Sicherheit von Informationen und Daten.
»Aufgrund dieser Entwicklung ist die Datensicherheit nicht oder nur in Kombination mit neuen post-quantum Ansätzen zukunftsfähig. Einer dieser Ansätze ist der Quanten-Schlüsselaustausch (engl. Quantum Key Distribution, QKD)«, erläutert Dr. Kevin Füchsel – einer der Geschäftsführer des jungen Unternehmens. Dabei werden die Gesetze der Quantenphysik genutzt, um über einen gesonderten Quantenkanal einen nachweislich physikalisch abhörsicheren Schlüssel beim Sender (typ. als „Alice“ bezeichnet) und Empfänger („Bob“) zu etablieren, wobei ein Abhörversuch (durch „Eve“) detektiert werden würde. Dieser sichere Schlüssel wird dann dazu genutzt, die Nachricht zu verschlüsseln, sie über eine reguläre Internetverbindung zu versenden und beim Empfänger wieder zu entschlüsseln. Der Einsatz von Wahrscheinlichkeiten und Zufall der Quantenphysik ermöglichen damit völlig neuartige Kryptografieansätze, die den Angriffen von Quantencomputern widerstehen, da sie nicht auf mathematischen Annahmen beruhen, sondern auf quantenphysikalischen Gesetzmäßigkeiten und damit auf physikalisch nachweisbaren Prinzipien.
Ziel des Förderprojektes ist die Weiterentwicklung von feldtauglichen und skalierbaren Technologien für die Quantenschlüsselverteilung, welche im Rahmen einer Demonstration von Jena nach Erfurt evaluiert und getestet werden. Hauptteil der Forschungsarbeiten ist dabei die Implementierung eines neuen Quantenprotokolls auf Basis von verschränkten Photonen. »Die wissenschaftlich-technische Herausforderung für das Vorhaben liegt vor allem in der zu erbringenden Skalierbarkeit und dem Nachweis eines mehrtägigen Realbetriebs in einer IT-Infrastruktur«, sagt der CTO des Unternehmens Dr. Oliver de Vries.
GmbH, Susann Nürnberger
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt die Entwicklungsarbeiten mit rund 0,79 Mio. Euro über eine Laufzeit von 18 Monaten. Dr. Michael Kreutzer, Berater am Gründungsinkubator StartUpSecure I ATHENE, erläutert »Im Rahmen des „Q‑Sec-Pro“ Projektes wird das Start-up Quantum Optics Jena wertvolle und praktisch verwendbare Erkenntnisse eines hochsicheren Schlüsselaustauschs mittels Quantenmechanik liefern. Unser Team von StartUpSecure I ATHENE hat das junge Gründerteam von Beginn an begleitet und das Potenzial dieses Vorhabens erkannt – inklusive des hier möglichen Beitrags zur technologischen Souveränität«.
»Wir freuen uns über die finanzielle Unterstützung und das Vertrauen des BMBF für unser Vorhaben. Das gesamte Team kann es kaum erwarten mit den Forschungsarbeiten zu beginnen und an der Umsetzung unsere Ideen zu arbeiten«, berichten die beiden Geschäftsführer.
Start-up Secure I ATHENE
Der Gründungsinkubator StartUpSecure | ATHENE am Nationalen Forschungszentrum für angewandte Cybersicherheit ATHENE fördert deutschlandweit die Entwicklung von Ideen im Bereich Cybersicherheit. Das Team, ansässig am Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie SIT und an der Technischen Universität Darmstadt, unterstützt (potentielle) Gründerinnen und Gründer, die beispielsweise aus dem Studium oder der Wissenschaft innovative IT-Sicherheitslösungen entwickeln und diese zu marktreifen Produkten weiterentwickeln möchten. StartUpSecure | ATHENE bietet ein breites Spektrum von Unterstützungsangeboten mit spezifischem Bezug zur Cybersicherheit. Dabei arbeitet der Gründungsinkubator eng mit dem Innovations- und Gründungszentrum HIGHEST der TU Darmstadt und dem Digital Hub Cybersecurity zusammen.
ATHENE ist ein Forschungszentrum der Fraunhofer-Gesellschaft unter Mitwirkung ihrer beiden Darmstädter Institute SIT und IGD sowie der Technischen Universität Darmstadt und der Hochschule Darmstadt. ATHENE wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und vom Hessischen Ministerium für Wissenschaft und Kunst (HMWK).
Mehr Informationen unter: www.athene-center.de/gruendungsberatung/kontakt
Quantum Optics Jena GmbH
Die Quantum Optics Jena GmbH ist eine Ausgründung des Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF. Nach der Gründung im Oktober 2020 konnte das junge Unternehmen eine erste Finanzierungsrunde im siebenstelligen Bereich im Januar 2021 sichern. Das zehnköpfige Team nutzt quantenphysikalische Effekte um neue Lösungen im Bereich Informationssicherheit, Bildgebung und Quantenhardware zu realisieren.
Quantum Optics Jena GmbH
Moritz-von-Rohr-Straße 1a, 07745 Jena
Ansprechpartner: Dr. Kevin Füchsel
Email: moc.anej-oq@sserp
Telefon: +49 3641 2251463