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Mithilfe von quantenbasierten Kommunikationstechniken lassen sich Daten besonders sicher empfangen und versenden, wodurch unbemerkte Datenspionage erschwert oder sogar unmöglich werden soll. Um an dieser Technik zu forschen, haben die Universität Ulm und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine gemeinsame Quantum Key Distribution-Teststrecke errichtet und erstmals erfolgreich getestet. „Wir schicken erstmals Bits und Informationen zwischen der Uni Ulm und dem DLR hin und her“, erklärt der Universitätspräsident Professor Michael Weber. Professor Joachim Ankerhold, Vizepräsident der Universität Ulm, ergänzt, „dass dies der Einstieg in ein Forschungsprogramm sein wird, von dem die ganze Region profitieren wird.“ Das DLR bringt seine Expertise in der optischen Kommunikation, Raumfahrt und Quantencomputing in das Projekt ein. Zur Vorführung an der Uni Ost kamen rund 20 Gäste, darunter auch der Oberbürgermeister Martin Ansbacher.
Die knapp 2,5 Kilometer lange QKD-Strecke verläuft zwischen der Uni Ost und dem Institut für Quantentechnologie des DLR. Für den Test befanden sich sowohl der Sender als auch der Empfänger in einem Labor der Universität. Als Beispiel wurden medizinische Patientendaten verwendet, die von einem Computer auf den anderen übertragen wurden. Die Daten wurden über eine bereits bestehende Glasfaserverbindung zum DLR-Institut gesendet und anschließend wieder zurückgeschickt. Zwar erfolgte die Übertragung auf herkömmliche Weise, jedoch wurde der Schlüssel zum Zugriff auf diese Informationen mittels Quantenkommunikation übermittelt. Dieser Schlüssel könne nicht unbemerkt durch einen Hackerangriff abgefangen werden.
Die neue Methode der Informationsübertragung sei besonders für den Einsatz in Bereichen geeignet, in denen hochsensible persönliche Daten verarbeitet werden, wie im medizinischen Sektor. Ein interdisziplinäres Team der Universität Ulm wird die neue QKD-Strecke für die Grundlagenforschung in den Bereichen Kryptografie, Quantenbit-Verschränkung, Quantencomputer und Radaranwendungen nutzen. Das DLR hingegen konzentriert sich auf die anwendungsorientierte Forschung und die Weiterentwicklung dieser Technologien.
Die notwendigen Geräte wurden von Quantum Optics Jena bereitgestellt. Das Start-up entwickelte außerdem eine passende Software. „Wir machen die Quanten am Bildschirm sichtbar“, erklärt der Geschäftsführer Kevin Füchsel. Wie Quantenverschlüsselung funktioniert, erklärt er so: „Wir nutzen verschränkte Photonenpaare und messen ihre Eigenschaften. Dadurch generieren wir jede Minute einen neuen, kryptografischen Quantenschlüssel. Wenn ein Angreifer im System ist, sieht man die Störung sofort.“
Kommende Schritte sind ebenfalls bereits geplant. Die Universität Ulm und das Karlsruher Institut für Technologie sollen über die Universität Stuttgart durch eine QKD-Strecke miteinander verbunden werden. Diese Aktivitäten sind Bestandteil der übergeordneten Strategie des landesweiten Innovationscampus QuantumBW, bei dem Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus Baden-Württemberg gemeinsam die Quantenrevolution vorantreiben und quantentechnologische Forschung in die Praxis umsetzen.
