Mit einer Live-Demonstration hat die vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderte Forschungsinitiative QuNet ihr finales Schlüsselexperiment abgeschlossen. Zusammen mit Vertretungen der Länder Bayern, Berlin, Sachsen und Thüringen aktivierte Bundesforschungsministerin Dorothee Bär in Berlin ein bundesländerübergreifendes, experimentelles Netz zur Quantenkommunikation.
Die QuNet-Initiative widmet sich der Erforschung von technologischen Grundlagen für hochsichere Kommunikation. Im Zentrum der Initiative steht die Quantenschlüsselverteilung, die sogenannte Quantum-Key-Distribution (QKD). Zum Kernkonsortium gehören das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF sowie das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut für Nachrichtentechnik HHI, das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL), das Institut für Kommunikation und Navigation des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU).
Teilnetze in den Bundesländern
Beim finalen Experiment wurde in einem realitätsnahen Szenario der Austausch quantenverschlüsselter Daten in einem experimentellen und bundesländerübergreifenden Netz für Quantenkommunikation demonstriert.
Dafür wurden zunächst regionale Teilnetze in den beteiligten Bundesländern aktiviert. Die Forschenden der Initiative betonen, dass Länder durch jeweils eigene Initiativen wesentlich zum Aufbau von lokalen Forschungsinfrastrukturen zur Quantenkommunikation beigetragen haben, auf denen das länderübergreifende QuNet-Netz aufbauen konnte.
Nach erfolgreicher Bereitstellung der regionalen Teilnetze, gab Bundesforschungsministerin Bär in Berlin den Startschuss für die Zusammenschaltung zu einem gemeinsamen Quantenkommunikationsnetz sowie einer anschließenden Live-Demonstration.
In der Pressemitteilung wird weiter erläutert, dass mehrere Schlüsselexperimente den Weg bis dato bereitet haben: So hatten bereits 2021 QuNet-Forschende in Bonn eine quantengesicherte Kommunikationsverbindung im Regierungsviertel demonstriert. 2023 kombinierten sie in Thüringen Freistrahl- und Glasfaserstrecken zu einer hybriden Quantenverbindung. 2024 folgte in Berlin ein Netzwerk mit mehreren Knoten und Nutzern bis 2025 schließlich in Bayern mit einem Flugzeug die Anbindung eines mobilen Quantenkommunikationsknotens demonstriert wurde.
Bei der jüngsten Live-Demonstration in Berlin, die unter technischer Leitung des MPL und der FAU umgesetzt wurde, wurden nun unterschiedliche Quantenkryptografie-Systeme zu einem Netz zusammengeschaltet. Im Mittelpunkt der Demonstration stand ein praxisnahes Anwendungsszenario: Als Testdatensätze wurden fiktive Apothekenabrechnungen vom Universitätsklinikum Jena über die Datev bis zur Bundesdruckerei quantengesichert übertragen. Die Übertragung selbst fand dabei über konventionelle Kommunikationsnetze bestehend aus Glasfasern statt. Denn Teil der QuNet-Initiative war nicht nur die Untersuchung von Komponenten und Systemen zur Quantenkommunikation, sondern auch deren Integration in reale und bereits vorhandene Kommunikationsinfrastrukturen.
„Die Zukunft der Quantenkommunikation wird durch eine hybride, quantengesicherte Infrastruktur aus Glasfasernetzen, Freistrahlnetzen und Satellitennetzen bestimmt“, sagt Prof. Dr. Andreas Tünnermann, Sprecher der QuNet-Initiative. „In diesem abschließenden QuNet-Schlüsselexperiment zeigen wir genau das: Dass unterschiedliche Systeme und regionale Netze gemeinsam funktionieren. Damit kommen wir dem Ziel einer praktisch nutzbaren Netz-Infrastruktur für hochsichere Kommunikation einen wichtigen Schritt näher.“
Prof. Christoph Marquardt, wissenschaftlicher Leiter der Live-Demonstration in Berlin, ergänzt: „Mit QuNet haben wir ein starkes Ökosystem für quantengesicherte Kommunikationsnetze geschaffen. Der Schlüssel zu diesem Erfolg liegt in der engen Zusammenarbeit der Forschungseinrichtungen mit zahlreichen Unternehmen in ganz Deutschland, mit denen wir gemeinsam die technische Grundlage für eine verlässliche und marktfähige Sicherheitsarchitektur gelegt haben.“
Enge Zusammenarbeit mit der Wirtschaft
Flankierend zur Initiative bildeten die sogenannten QuNet-Plus-Projekte (QuNet+) die Brücke zwischen Forschung und industrieller Nutzung. Seit 2022 haben im Rahmen von QuNet+ Unternehmen und Forschungseinrichtungen in insgesamt zwölf Projekten Bausteine für zukünftige Quantenkommunikationsnetze entwickelt – diese reichen von Detektormodulen und Laserquellen, über Datennachbearbeitung, optisches Routing und Schlüsselmanagement bis hin zu Testlaboren und optischen Bodenstationen, wie sie in Oberpfaffenhofen und in Jena vorhanden sind.
Mit der Live-Demonstration in Berlin nähert sich die QuNet-Initiative nun dem Ende ihrer siebenjährigen Forschungszeit. Als nächsten Schritt beschreiben die Forschenden den Weg vom experimentellen Quantenkommunikationsnetz mit Fokus auf QKD-Anwendung hin zu Wertschöpfung der Technologien und Forschungsergebnisse am Standort Deutschland.
