Ein deutsches Forschungskonsortium vernetzt Berlin, Frankfurt und die Provinz per Quantenschlüssel-Verteilung und beweist die Reife für kritische Infrastrukturen.
Die Vision eines abhörsicheren Internets hat einen Schritt in Richtung Alltag gemacht. Nach über drei Jahren intensiver Forschungsarbeit hat das Konsortium „Q-net-Q“ unter der Leitung der Hochschule Nordhausen demonstriert, dass die Quantenschlüssel-Verteilung (Quantum Key Distribution, QKD) längst den Kinderschuhen der Laborversuche entwachsen ist. Auf einer beeindruckenden Distanz von 680 Kilometern zwischen Berlin und Frankfurt am Main sowie in regionalen Testnetzen wurde nachgewiesen, dass die Technologie reibungslos mit bestehender Glasfaserinfrastruktur und Hardware verschiedener Hersteller harmoniert. Damit steht eine technologische Blaupause für die künftige europäische Sicherheitsarchitektur bereit, die selbst gegen Angriffe durch künftige Quantencomputer gewappnet ist.
Vom Rechenzentrum in den Gesundheitskiosk
Das Herzstück des Projekts bildete die Verbindung zwischen den Metropolen und dem ländlichen Raum. Während das Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik (HHI) in Berlin die Federführung für die Langstrecke zum Internet-Knoten DE-CIX in Frankfurt übernahm, fungierte das thüringische Sundhausen als Schauplatz für den harten Praxistest. Dass die Wahl auf einen dortigen Gesundheitskiosk fiel, unterstreicht den gesellschaftlichen Fokus des Vorhabens. In Zeiten zunehmender Telemedizin und knapper Hausarztkapazitäten im ländlichen Raum ist der Schutz hochsensibler Patientendaten eine Grundvoraussetzung für die Akzeptanz digitaler Versorgungsmodelle. In einer Live-Demonstration wurden Vitalparameter wie Puls und Sauerstoffsättigung über einen Quanten-Access-Point verschlüsselt und in Echtzeit an das Universitätsklinikum Jena übertragen, wo sie direkt in den ärztlichen Workflow einflossen.
Die technische Herausforderung bestand vor allem darin, die extrem schwachen Lichtsignale der Quantenkommunikation über hunderte Kilometer stabil zu halten. Auf der 680 Kilometer langen Strecke kamen sogenannte Trusted Nodes zum Einsatz, die den kontinuierlichen Schlüsselaustausch sicherstellten. Das Fraunhofer-Zentrum in Erfurt diente dabei als strategischer Knotenpunkt, an dem die Steuerung der klassischen Kommunikation und die Hardware-Kontrolle der verschiedenen Testumgebungen zusammenliefen. Um die unvermeidlichen Signalverluste auf der Langstrecke zu minimieren, setzten die Forscher auf hocheffiziente Detektionstechnologien und eine softwaredefinierte Netzwerksteuerung. Letztere ist der Schlüssel zur Interoperabilität: Sie ermöglichte es, Hardware unterschiedlicher Hersteller in einem gemeinsamen System zu bündeln – eine zwingende Voraussetzung für den kommerziellen Rollout in gewachsenen Netzstrukturen.
Souveränität für die europäische Infrastruktur
Das mit rund 11,8 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie der EU geförderte Projekt belegt die digitale Souveränität, die durch heimische Hochtechnologie erreicht werden kann. Die beteiligten Institutionen, darunter die Technischen Universitäten in Berlin und München sowie die FAU Erlangen-Nürnberg, haben eine Systemarchitektur geschaffen, die nicht auf isolierte Speziallösungen angewiesen ist. Laut den Projektverantwortlichen ist das System nun so robust, dass es auf handelsüblichen Glasfaserleitungen funktioniert und damit bereit für den breiten Einsatz in kritischen Infrastrukturen ist.
Mit dem erfolgreichen Abschluss von Q-net-Q ist bewiesen, dass die Quantenautobahn keine theoretische Spielerei mehr ist. Die Integration in bestehende IKT-Netze zeigt, dass der Schutz vor künftigen Entschlüsselungstechnologien bereits heute implementiert werden kann. Während Berlin und Frankfurt das Rückgrat bilden, beweist der Keller des Gesundheitskiosks in Sundhausen, dass die Sicherheit dort ankommt, wo sie am dringendsten benötigt wird: beim Bürger.
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