Urbanes Ad-hoc-Netzwerk für Quantenschlüsselverteilung (QKD) erfolgreich demonstriert:
Mit der fortschreitenden Vernetzung unserer Welt, dem Austausch riesiger Datenmengen und der zunehmenden Gefährdung kritischer Infrastrukturen rückt die Sicherheit digitaler Systeme immer stärker in den Fokus. Spätestens im Zeitalter leistungsfähiger Quantencomputer stoßen traditionelle, auf Rechenaufwand basierende Verschlüsselungsverfahren jedoch an ihre Grenzen. Hier setzt die Quantenkommunikation an: Die Quantenschlüsselverteilung (engl. Quantum Key Distribution, QKD) gilt als Schlüsseltechnologie für die künftige digitale Sicherheit. Sie ermöglicht es, einen gemeinsamen geheimen kryptografischen Schlüssel zwischen zwei Parteien zu erzeugen und zu verteilen, ohne sich auf bloße rechnerische Annahmen zu verlassen. Stattdessen basiert ihre Sicherheit auf den grundlegenden Gesetzen der Quantenphysik. Da jede Messung Quantenzustände notwendigerweise verändert, lassen sich Abhörversuche unmittelbar erkennen.
In den vergangenen Jahren haben experimentelle Demonstrationen zu QKD weltweit an Dynamik gewonnen. Im Fokus stehen dabei beispielsweise die Integration von QKD in bestehende Kommunikationsnetze sowie neue Ansätze, um QKD-Systeme auf komplexe Netzwerktopologien zu skalieren. Vor diesem Hintergrund haben Forschende des Fraunhofer-Instituts für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut (HHI), gemeinsam mit Partnern vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF), dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL) und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Mitte November 2025 einen neuen Artikel veröffentlicht. Darin beschreiben sie die Entwicklung und erfolgreiche Implementierung eines vielseitigen Ad-hoc-Netzwerks für die Quantenschlüsselverteilung im städtischen Raum.
Der im Paper vorgestellte Ansatz integriert verschiedene physikalische Kanäle und QKD-Protokolle sowie eine Kombination aus vertrauenswürdigen Knoten und intermodaler Kopplung. Anders als herkömmliche QKD-Netzwerke, die meist ausschließlich auf Glasfaser- und Freistrahloptik-Verbindungen (FSO) basieren, kombiniert das entwickelte Testbed beide Übertragungsarten und überwindet damit zentrale Einschränkungen bisheriger Systeme. Für den Ausbau des Netzwerks wurden unterschiedliche Strategien untersucht – von permanenter Infrastruktur bis hin zu flexiblen Ad-hoc-Verbindungen – mit dem Ziel bestehende Versorgungslücken zu schließen. Mithilfe tragbarer FSO-Terminals gelang es den Forschenden, in kurzer Zeit ein funktionierendes QKD-Netzwerk aufzubauen, verschiedene Verbindungstopologien zu testen und eine quantensichere Verbindung zu einem Cloud-Server herzustellen. Hier gibt es weitere Informationen zum Paper.
Quellennachweis: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367–2630/ae1864