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Das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) ist Teil des neuen Projekts QR.N (Quantenrepeater.Net). Zusammen mit den Projektpartnern entwickelt das Institut vernetzte Quantenrepeater für die künftige Ende-zu-Ende-Sicherheit von Kommunikationsnetzen. Das Projekt läuft von Januar 2025 bis Dezember 2027 und wird mit insgesamt 19,8 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert, wovon rund 600.000 EUR Euro auf das Fraunhofer HHI entfallen.
Die Gefahr von IT-Sabotage, -Spionage oder „hybrider Kriegsführung“ ist aktuell sehr hoch. Um einen zuverlässigen Schutz zu gewährleisten, braucht Deutschland eine quantengesicherte IT-Infrastruktur. Quantennetzwerke basieren auf den Prinzipien der Quantenmechanik, insbesondere der Quantenverschränkung, um eine abhörsichere Übertragung von Informationen zu gewährleisten. Jede Manipulation oder Abfrage der quantenmechanischen Zustände wird detektiert und macht damit potenzielle Angriffe unmittelbar sichtbar.
Grundlage für solche Netzwerke sind so genannte Quantenrepeater. Diese funktionieren ähnlich wie herkömmliche Repeater, beispielsweise für WLAN, und erweitern die Reichweite der Datenübertragung erheblich. Erst durch diese Erweiterung können Forschende daran arbeiten, große Quantennetzwerke aufzubauen. Darüber hinaus können sie zukünftige Quantencomputer sicher vernetzen.
„Quantennetzwerke sind von entscheidender Bedeutung für den Schutz unserer kritischen Infrastruktur“, erklärt Dr. Nicolas Perlot Gruppenleiter am Fraunhofer HHI. „Aufgrund der quantenphysikalischen Grundlagen, auf denen solche Netzwerke basieren, bieten sie ein hohes Sicherheitsniveau vor Spionage oder Sabotage.“
Die Realisierung von Quantenrepeatern und perspektivisch von Ende-zu-Ende-Quantennetzwerken ist allerdings eine enorme technische Herausforderung. Die Quantenzustände für die Kommunikation im Netzwerk müssen mit hoher Qualität erzeugt, zwischengespeichert und möglichst verlustfrei übertragen werden. Um aus einer einfachen Verbindung zwischen zwei Punkten ein ganzes Netzwerk entstehen zu lassen, braucht es jedoch Knotenpunkte, die diese Quantenzustände zwischenspeichern und an den nächsten Knoten weiterleiten. Hierfür kommen die Repeater zum Einsatz.
Das QR.N-Team nutzt die im Vorgängerprojekt „Quantenrepeater.Link (QR.X)“ erforschten Grundlagen für die Entwicklung eines Quantenrepeaters und wird diesen erstmals auf Teststrecken außerhalb von Laborumgebungen demonstrieren. Zudem werden die Forschenden untersuchen, welche Hardware-Basis sich am besten für ein Quantennetzwerk eignet. Grundlagen für Quantenspeicher und Quantennetzwerke können zum Beispiel einzelne Atome und Ionen, oder Halbleiterstrukturen sein.
Das Projektkonsortium wird zudem an plattformübergreifenden Methoden und Protokollen arbeiten und verschiedene Hardware-Plattformen zu hybriden Systemen zusammenfassen, mit dem Ziel, hardwareunabhängige Quantenknoten zu ermöglichen. Zuletzt werden die Forschenden Prozesse entwickeln, um bestehende, klassische Kommunikationsnetzwerke mit Methoden der Quantenverschränkung – dem Grundprinzip der Quantentechnologie – zu unterstützen.
QR.N wird von der Universität des Saarlandes koordiniert. Das Projektkonsortium umfasst neben dem Fraunhofer HHI weitere Partner aus Forschung und Industrie: Deutsche Telekom, Freie Universität Berlin, HighFinesse Laser and Electronic Systems GmbH, Humboldt-Universität zu Berlin, Karlsruher Institut für Technologie, Ludwig-Maximilians-Universität München, Leibniz Universität Hannover, Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Qlibri GmbH, Qubig GmbH, Technische Universität Berlin, Technische Universität Dresden, Technische Universität München, Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Ruhr-Universität Bochum, Technische Universität Dortmund, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Universität Oldenburg, Universität Kassel, Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, Universität Paderborn, Universität Stuttgart, Universität Ulm und Julius-Maximilians-Universität Würzburg.
Dr.-Ing. Nicolas Perlot
Gruppenleiter Optische Freistrahlsysteme
Tel. +49 30 31002-782
nicolas.perlot@hhi.fraunhofer.de
https://www.hhi.fraunhofer.de/abteilungen/pn/projekte/quantenrepeaternet-qrn.htm...
QR.N Projekt
© iStock/NicoElNino
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Elektrotechnik, Informationstechnik, Physik / Astronomie
überregional
Forschungsprojekte
Deutsch
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