Quantum for Cyber Security – Mit Quantenkryptographie zu einem neuen Sicherheitsniveau

Die klassische Kryptographie steht vor großen Herausforderungen. Denn um Daten verschlüsseln und sicher übertragen zu können, ist ein gewisser Austausch von Informationen nötig. Wird dieser allerdings belauscht, lässt sich der Schlüssel zurückberechnen: Die Daten sind lesbar. Quantencomputer und künstliche Intelligenz lassen das Problem drängender werden. Doch Quantentechnologien bieten gleichzeitig eine Lösung: Die Quantenkryptographie. Statt auf Mathematik wie klassische Kryptographie basiert sie auf Physik – mit Schlagworten wie Superposition, Verschränkung, Unschärfe – und ermöglicht somit ein neues Level an Sicherheit. „Bei der Quanten-Kryptographie würde jedes Belauschen dazu führen, dass der Quantenzustand zerstört und der Schlüssel unwiederbringlich verloren ist“, weiß Dr. Kevin Füchsel, Geschäftsführer der Quantum Optics Jena GmbH. „Sie bietet somit die Möglichkeit, Daten nahezu abhörsicher auszutauschen.“

Quanten-Kryptographie-Experten aus Forschung und Unternehmen geben Einblicke
Welchen Forschungsfragen im Bereich der Quanten-Kryptographie gehen Universitäten und Forschungseinrichtungen derzeit nach? Wie setzen Unternehmen die Quantenkryptographie bereits ein und welche zukünftigen Chancen sehen sie? Diese und ähnliche Fragen werden auf der Quantum Photonics am 13. und 14. Mai 2025 in Erfurt erörtert, bei der Forscher, Entwickler, Konstrukteure und Nutzende ihre Expertise austauschen. „Neben Forschungseinrichtungen binden wir bewusst anwendende Unternehmen ein – schließlich bewegt sich die Quantenkryptographie längst weg vom rein akademischen Feld hin zur Alltagsanwendung“, sagt Füchsel, der zudem Forenverantwortlicher des Bereichs „Quantum for Cyber Security“ auf der Quantum Photonics ist.

So etwa in der Bundesdruckerei. Da sie unter anderem Geldscheine druckt und Ausweise erstellt, spielt der Schutz von Identitäten eine große Rolle. Auf dem Fachkongress gibt Dr. Oliver Muth, Projektleiter und Senior Principal Secure Materials & Quantum Systems der Bundesdruckerei GmbH, einen Einblick, wie das Unternehmen die Cyber-Sicherheit mit Hilfe von Quantenkryptographie, Quantencomputing und Quantensensorik nach oben treibt.

Wichtig ist eine „quantensichere“ Kommunikation insbesondere bei Behörden und Regierungen. Bis 2030 soll daher eine länderübergreifende Quantenkommunikationsinfrastruktur aufgebaut werden – so das große und ambitionierte Ziel der europäischen Initiative „European Quantum Communication Infrastructure“. Die deutsche Zuarbeit leistet das Projekt Q-net-Q, geleitet von Dr. Thomas Hühn von der Hochschule Nordhausen. Er erläutert, wie Quanten-Kryptographie Cyber-Sicherheit auf europäischer Ebene ermöglichen soll.

Eine Möglichkeit für die Realisation von Quanten-Kryptographie besteht in der „Quantum Key Distribution“, kurz QKD: Sie benötigt spezialisierte Hardware wie Einzelphotonenquellen oder -detektoren. Die Post-Quantum-Kryptographie dagegen lässt sich auch auf klassischer Hardware implementieren. Dabei handelt es sich um kryptografische Verfahren, von denen angenommen wird, dass sie auch mit Hilfe eines Quantencomputers nicht zu brechen sind. Wie sich Quantum Key Distribution und Post-Quantum-Kryptographie implementieren lassen, erörtert Dr. Thomas Lebeth von der dacoso GmbH.

Auch die Quantum Optics Jena GmbH – eine Ausgründung des Fraunhofer IOF – wird auf dem Fachkongress vertreten sein. „Wir sind weltweit der einzige QKD-Hersteller, der Szenarien aufbauen kann, bei denen mehrere Nutzer gleichzeitig von einer Quantenquelle mit Schlüsselmaterialien versorgt werden“, sagt Füchsel, „und eines der wenigen Unternehmen, das mit verschränkten Photonenpaaren arbeitet. Aktuell findet der Transit von der Forschung hin zur Implementierung statt.“

Neben Unternehmenseinblicken wird auch die aktuelle Forschung zur Cyber-Sicherheit eine große Rolle auf der Quantum Photonics spielen. Beispielsweise stellt das Fraunhofer IOF die Ergebnisse des BMBF-Projekts QuNet vor, an dem zudem das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, das DLR Institut für Kommunikation und Navigation sowie das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI beteiligt sind. Mit einem Schlüsselexperiment konnten die Forschenden bereits zeigen, wie sich mehrere quantengesicherte Punkt-zu-Punkt-Verbindungen realisieren und kombinieren lassen.

Thüringen: Lange Tradition im Bereich der Photonik
Thüringen bietet für die neue Messe Quantum Photonics einen idealen Standort. Schließlich gibt es dort eine lange Tradition in der Hochtechnologie, insbesondere im Bereich Optik und Photonik. „Die Universität Jena und das Fraunhofer IOF haben den Quantenzug mit angeschoben – auch aktuell nimmt das Fraunhofer IOF als Entwicklungstreiber in zahlreichen größeren Projekten eine Lead-Position ein“, bekräftigt Füchsel. Die Vision liegt darin, aus von Thüringen aus ein sicheres Quantum Kommunikationsnetz für Deutschland und Europa zu entwickeln. Eine Kooperation mit Singapur gibt es bereits. Kurzum: Thüringen verfügt über das passende Ökosystem, um an Innovationskraft zuzulegen und die zweite Quantenrevolution voranzutreiben, nicht zuletzt über die Fachtagung Quantum Photonics.

Parallelveranstaltungrapid.tech 3D
Die rapid.tech 3D, Leitmesse der AM-Industrie (Additive Manufacturing), findet parallel zur Quantum Photonics vom 13. bis 15. Mai 2025 statt. Da der Bereich der Additiven Fertigung insbesondere für viele optisch basierte Quantentechnologien Anwendung findet, wird die Verzahnung beider Kongress-, Foren- und Netzwerkbereiche Synergien für Aussteller und Besucher bringen.

Das gesamte Kongressprogramm der Quantum Photonics im Überblick sowie Tickets für den Fachkongress mit Ausstellung gibt es online auf www.quantum-photonics.de.

Veranstalter
Messe Erfurt GmbH | Gothaer Straße 34 | 99094 Erfurt | www.messe-erfurt.de | Tel. 0361 400-0