In Karlsruhe wird ein wegweisendes Projekt gestartet: Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat eine Testanlage für Quantenkommunikation eröffnet. Diese Anlage soll abhörsichere Kommunikation für sensible Daten, wie Patienteninformationen, Bankverbindungen und staatliche Geheimnisse, ermöglichen. Quantenphysik bietet hier weitreichende Möglichkeiten, die über herkömmliche Verschlüsselungstechniken hinausgehen. Gemäß den Berichten von n-tv wurde eine Teststrecke mit einer Länge von 20 Kilometern zwischen den Campusbereichen Süd und Nord des KIT eingerichtet. Diese Glasfaser hat einen Durchmesser von 125 Mikrometern und einen lichtleitenden Kern mit nur 9 Mikrometern.
Über diese Teststrecke können sogenannte Quantenschlüssel für die sichere Kommunikation übertragen werden. Quantenkommunikation wird als Schlüsseltechnologie für die zukünftige Datensicherheit angesehen. Der Einsatz von Quantencomputern, die mit Qubits operieren und mehrere Zustände gleichzeitig annehmen können, stellt jedoch eine Herausforderung dar. Diese Computer haben das Potenzial, traditionelle Verschlüsselungen zu brechen und gefährden somit die Informationssicherheit. Kanzler Olaf Scholz hat die Bedeutung von Quanten-Technologien hervorgehoben, um die Unabhängigkeit von internationalen Partnern zu gewährleisten.
Das Ziel: Ein Quantennetzwerk
Das KIT plant, die Teststrecke zu einem umfassenden Quantennetzwerk auszubauen, um der Forschung am sogenannten Quanteninternet neue Impulse zu verleihen. Dieses Projekt steht im Rahmen der Exzellenzcluster-Initiative „Chem4Quant“, die die Zusammenarbeit mit den Universitäten Ulm und Stuttgart betont. Ein wesentlicher Bestandteil dieses Vorhabens ist die Entwicklung neuartiger Qubit-Materialien und Bauteile. Zudem wird an Quantenrepeatern gearbeitet, die eine sichere Informationsübertragung über größere Entfernungen ermöglichen.
Das Bundesforschungsministerium hat das Projekt mit 20 Millionen Euro über die nächsten drei Jahre gefördert. In diesem umfangreichen Vorhaben sind 42 Forschungseinrichtungen und Unternehmen aktiv, die sich der Quanten-Netzwerkstruktur widmen. Eine zentrale Herausforderung bleibt die Fehleranfälligkeit von Quantensystemen, was die Implementierung von Quantenfehlerkorrekturen notwendig macht. Experten erwarten, dass in etwa zehn Jahren kryptoanalytisch relevante Quantencomputer verfügbar sein könnten.
Die Unsicherheit der kryptografischen Zukunft
Parallel zu diesen Entwicklungen gibt es auf globaler Ebene Diskussionen über die zukünftige Sicherheit von Verschlüsselungsmethoden. Laut NZZ haben Sicherheitsbehörden wie die amerikanische NSA eine klare Präferenz für Post-Quanten-Kryptografie. Diese Form der Kryptografie soll aktuelle Verfahren durch neue Algorithmen ersetzen, die gegen Quantencomputer resistent sind.
Einer der ausgewählten Algorithmen zur Standardisierung seitens des National Institute of Standards and Technology (NIST) ist der IBM-Algorithmus Crystals Kyber. Dennoch fehlt es an Einigkeit über die besten Strategien zur Datensicherheit im Quantenzeitalter. Es gibt unterschiedliche Meinungen zu den zukünftigen Verschlüsselungsverfahren, während der so genannte „Q-Day“, an dem Quantencomputer in der Lage sein könnten, bestehende Verschlüsselungen zu knacken, weiterhin ein Thema ist.
Experten warnen auch, dass Daten, die heute gespeichert werden, später mit Quantencomputern entschlüsselt werden könnten – eine Strategie, die als „Harvest now, decrypt later“ bekannt ist. Während die Post-Quanten-Kryptografie keine neue Hardware erfordert, verlangt die Quantenkryptografie spezielle Technologien. Kritiker dieser Technologie warnen vor möglichen Seitenkanalattacken und der hohen Kosten.
Insgesamt legen diese Entwicklungen die Grundlage für eine Zukunft der sichereren Datennetzwerke, die sowohl die Vorteile der Quantenkryptografie als auch die der Post-Quanten-Kryptografie kombinieren könnten. Der Innovationsdruck wächst, und der Bedarf an robuster Datensicherheit ist dringlicher denn je.
