Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Institutsteil Entwicklung Adaptiver Systeme EASDie vertrauliche Kommunikation bildet eine grundlegende Säule unseres gesellschaftlichen Zusammenlebens. Die sichere Übertragung von Information hat insbesondere herausragende Bedeutung für den Schutz der individuellen Privatsphäre, für die Absicherung von kritischen Infrastrukturen wie Kraftwerken, Versorgungsnetzen, IT-Zentren sowie für die Sicherung demokratischer Strukturen.
Mit der voranschreitenden Digitalisierung in nahezu allen Bereichen unserer Gesellschaft müssen immer mehr Informationen digital erhoben, verarbeitet und gespeichert werden. Dafür werden effiziente und vertrauenswürdige Verschlüsselungsmechanismen benötigt.
Die Quantenkommunikation wird ein wichtiger Schritt in diese Richtung sein. Sie ermöglicht durch den sicheren Austausch eines beliebig langen Schlüssels zwischen Sender und Empfänger eine Kommunikationsübertragung, die aufgrund fundamentaler physikalischer Prinzipien nicht gebrochen werden kann. Die Technologie kann dabei helfen, den Datenaustausch zwischen Partnern zu sichern, wenn hohe Datenschutz- oder Geheimhaltungsanforderungen bestehen.
Projektziele
Zur Verankerung des Themas Quantenkommunikation in der sächsischen Forschungslandschaft soll das bestehende Applikationszentrum »Design skalierbarer Elektroniksysteme für die Quantenkommunikation« am Fraunhofer IIS/EAS weiter ausgebaut werden. Das Zentrum wird Quantenkommunikationssysteme als flexible Experimentierumgebung und als Testumgebung für die nanoelektronische Schaltungsentwicklung bereitstellen. Dabei wird für die Signalübertragung eine schrittweise Erweiterung der Entfernungen vorgesehen, aus dem lokalen und städtischen Umfeld im Freistaat Sachsen in die benachbarten Bundesländer Bayern und Thüringen. In flankierenden Länderinitiativen in Sachsen, Bayern und Thüringen werden die jeweilige Forschungsinfrastrukturen im Rahmen von Applikationslaboren entwickelt.
Lösungsansatz
Die Weiterentwicklung von Systemen zur Quantenkommunikation fokussiert insbesondere auf optische Komponenten. Gleichermaßen bietet die Ausschöpfung des Potentials modernster nanoelektronischer Technologien die Möglichkeit, die Systeme wesentlich leistungsfähiger zu gestalten, zu miniaturisieren und flexibel auszulegen. Systeme für den Quantenschlüsselaustausch sind heterogen aufgebaut und bestehen aus optischen Komponenten, optoelektronischen Wandlern und elektronischen Baugruppen.
Der Forschungsschwerpunkt des aktuellen Vorhabens liegt im Bereich der nanoelektronischen Komponenten: im Fokus steht deren Entwicklung hinsichtlich höchster Leistungsfähigkeit, hinsichtlich eines modularen und universellen Einsatzes in mehreren Varianten der Quantum Key Distribution sowie hinsichtlich der Miniaturisierung dieser Systeme.
Die Arbeiten bauen auf den Ergebnissen der Anschubfinanzierung zum Aufbau des Applikationszentrums »Design skalierbarer Elektroniksysteme für die Quantenkommunikation« auf. Deren Ziel ist es, das Thema nachhaltig in der sächsischen Forschungslandschaft zu etablieren.
