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Kommerzielle Systeme für QKD auf dem Prüfstand Tests für den Quantenschlüssel-Austausch im Labor von TÜV Nord

Quelle: Pressemitteilung TÜV Nord AG 3 min Lesedauer

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Mit Laser- und Detektionstechnik in einem speziell hierfür errichteten optischen Labor überprüft die TÜV Informationstechnik GmbH (TÜVIT) Quantenkommunikations-Verfahren, die eine abhörsichere digitale Datenübertragung gewährleisten sollen. Nun hat das Lab erste Sicherheitsevaluierungen an einem vollständigen System für den Quantenschlüssel-Austausch (QKD) ausgeführt.

Das QKD-Labor der TÜV NORD GROUP am Standort Essen ist eines der ersten seiner Art in Europa. Sven Bettendorf, Projektleiter des QKD-Labors, und Natalie Jung, Evaluatorin mit Schwerpunkt QKD, bereiten einen Versuchsaufbau vor. (Bild: TÜVIT)
Das QKD-Labor der TÜV NORD GROUP am Standort Essen ist eines der ersten seiner Art in Europa. Sven Bettendorf, Projektleiter des QKD-Labors, und Natalie Jung, Evaluatorin mit Schwerpunkt QKD, bereiten einen Versuchsaufbau vor.
(Bild: TÜVIT)

Da zukünftige Quantencomputer herkömmliche Verschlüsselungsverfahren absehbar gefährden und brechen werden, bietet der Quantenschlüsselaustausch eine vielversprechende Alternative. Diese Technologien nutzen die Prinzipien der Quantenphysik, um Informationen mit einem bisher unerreichten Sicherheitsniveau zu übertragen.

Dirk Stenkamp, Vorstandsvorsitzender der TÜV Nord AG betont, „Wir stehen an der Schwelle zu einer neuen Ära der Kommunikationstechnologie, die uns hinsichtlich sicherer Informationsübertragung sprichwörtlich einen Quantensprung weiterbringen und unsere digitale Welt im Idealfall abhörsicher machen wird.“

TÜVIT testet in dem Forschungslabor erste kommerzielle Systeme für die Qunatum Key Distribution (QKD). Sie bestehen aus einer Quelle, die verschränkte Photonenpaare erzeugt, und zwei Empfängern, die diese Photonen empfangen und daraus einen beweisbar sicheren Schlüssel ableiten könnten. Die verschränkten Photonen werden hierbei über eine Faserverbindung übertragen.

Die Simulation von Angriffsszenarien

TÜVIT simuliert nach eigenen Angaben realistische Angriffsszenarien auf diese Verbindung, um die Sicherheit der Systeme zu validieren. Die Tests konzentrieren sich auf die Funktionalität und Sicherheit des QKD-Systems. Sven Bettendorf, Projektleiter des QKD-Labor-Projekts bei TÜVIT, erläutert: „Realistisch ist anzunehmen, dass Angreifer potenziell Zugriff auf die physische Verbindung erhalten können. Genau diese Annahme liegt unseren Tests zugrunde: Wir prüfen diese Verbindung gezielt, um mögliche Angriffspfade zu identifizieren und die Robustheit der Systeme zu bewerten.“

Das QKD-Labor ist Teil des Projektes „Blueprint eines Zertifizierungs-Eco-Systems für QKD-Systeme und -Anwendungen“ (QuNET+BlueCert). Das Projekt wird vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) finanziell unterstützt und zielt darauf ab, die technologischen Grundlagen für die Prüfung, Qualifizierung und Zertifizierung von QKD-Komponenten und -Systemen zu schaffen. „Als unabhängige Prüfinstanz sorgen wir bei TÜVIT dafür, dass diese Technologien den höchsten Sicherheitsstandards entsprechen und das Vertrauen in diese revolutionäre Technologie gestärkt wird“, so Bettendorf.

Ein Zertifizierungs-Eco-Systems für die Quantenkommunikation

Ziel des Vorhabens „Blueprint eines Zertifizierungs-Eco-Systems für QKD-Systeme und -Anwendungen“ (QuNET+BlueCert) ist es, die technologischen Grundlagen für die Prüfung, Qualifizierung und Zertifizierung von Komponenten und Systemen von Quantenkommunikationslösungen zu erforschen. Dazu werden derzeit noch fehlende Methoden, Kompetenzen und Testumgebungen entwickelt.

Die qualifizierte Prüfung und Zertifizierung von QKD-Komponenten und Systemen stellt einen wichtigen Schritt beim Transfer der Quantenkommunikationstechnologie in die Anwendung dar.(Bild: BMFTR/© Adobe Stock / gen_A)
Die qualifizierte Prüfung und Zertifizierung von QKD-Komponenten und Systemen stellt einen wichtigen Schritt beim Transfer der Quantenkommunikationstechnologie in die Anwendung dar.
(Bild: BMFTR/© Adobe Stock / gen_A)

Die Forschenden analysieren zunächst bestehende nationale und internationale Zertifizierungsbestrebungen, um auf dieser Grundlage entsprechende Testverfahren, qualifizierte Messgeräte sowie geeignete Bewertungsmetriken für die qualifizierte Prüfung von QKD-Geräten zu entwickeln. Die Forschungsarbeiten münden in der Blaupause eines exemplarischen Prüflabors, die Prüfstellen zukünftig bei der Zertifizierung und Zulassung der QKD-Technologie unterstützen soll.

Partner des Projektes:

Verbundkoordinator des 3,28 Millionen-Projekts ist die Bearingpoint GmbH. Rund 66 Prozent davon beträgt der Förderanteil durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR). Neben der TÜVIT, zählen Pixel Photonics GmbH, Münster, die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Braunschweig, das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF), Jena , das Fraunhofer-Institut für Angewandte und Integrierte Sicherheit (AISEC), Standort Berlin , das Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut (HHI), Berlin, die Quantum Optics Jena GmbH, Jena (assoziiert) und die Quantum Space Systems GmbH, München (assoziiert) zu den Partnern.

Anfang 2025 begann TÜVIT nach intensiver Planungs- und Entwicklungszeit mit dem Aufbau des hochmodernen QKD-Forschungslabors. Die ersten QKD-Systeme, die jetzt getestet werden, stammen vom assoziierten Projektpartner, der Quantum Optics Jena GmbH. „Die unabhängige Überprüfung der Funktionsweise und korrekten Implementierung sind für das Vertrauen und die Akzeptanz dieser neuartigen Technologien enorm wichtig. Wir freuen uns, dass TÜVIT diese Möglichkeiten nun aufgebaut hat“, erläutert Kevin Füchsel, Geschäftsführer von Quantum Optics Jena.

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