Übersicht
Das Q-net-Q Projekt ist nicht nur auf die Integration der Quantenschlüsselverteilung (QKD) in bestehende IKT-Netze fokussiert, sondern treibt auch die wissenschaftliche Forschung und Entwicklung in diesem zukunftsweisenden Feld maßgeblich voran. Unser Ansatz kombiniert theoretische Analysen mit praktischer Erprobung in realen Testfeldern, um die Grenzen der Quantenkommunikation zu erweitern und neue Anwendungen zu erschließen.
Wissenschaftliche Ziele und Erweiterung der Protokolle
Über die reine QKD hinaus untersuchen wir im Rahmen von Q-net-Q die Implementierung weiterer Quantenprotokolle auf unseren Testfeldern. Vielversprechende Kandidaten sind unter anderem Coin Flipping, Bit Commitment, Oblivious Transfer und Digitale Signaturen. Ziel ist es, die notwendigen Hardware- und Softwareanpassungen zu identifizieren, um ein agileres Testfeld zu schaffen, das eine breitere Palette praktischer Aufgaben bewältigen kann. Diese Forschung ist entscheidend, um die Vielseitigkeit und Anwendbarkeit der Quantenkommunikation über die reine Schlüsselverteilung hinaus zu demonstrieren.
Umfassende Sicherheitsanalyse und Zertifizierung
Ein zentraler Pfeiler von Q-net-Q ist die umfassende Sicherheitsanalyse der integrierten QKD-Hardware von Partnern wie FhG HHI und IOF. Wir untersuchen, wie diese Systeme aus Sicherheitssicht in bestehende Kommunikationsnetze integriert werden können. Eine detaillierte Sicherheitsanalyse aus der Perspektive eines Angreifers ist dabei von höchster Bedeutung. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen direkt in die Ableitung von Verbesserungen und Härtungen potenzieller Produkte ein, um eine spätere IT-Sicherheitszertifizierung zu erleichtern. Dies gewährleistet, dass die entwickelten Lösungen den höchsten Sicherheitsstandards entsprechen.
Software-Entwicklung: Bausteine für die Quantenkommunikation
Die Software-Entwicklung spielt eine entscheidende Rolle bei der Integration und dem Betrieb von Quantenkommunikationssystemen. Im Q-net-Q Projekt konzentrieren wir uns auf die Entwicklung robuster und flexibler Softwarelösungen, die den Technologietransfer von der Forschung in die Anwendung ermöglichen.
Infrastruktur: Die physische Basis der Quantensicherheit
Die physische Infrastruktur bildet das Rückgrat für die Erforschung und Implementierung der Quantenkommunikation. Q-net-Q legt großen Wert auf die Entwicklung und Anpassung von Infrastrukturkomponenten, um die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Quantenschlüsselverteilung zu maximieren.
Technologietransfer und Ausbildung
Die Verwertung der Forschungsergebnisse konzentriert sich auf zwei Hauptbereiche: Lehre und technologische Souveränität im Bereich der Quantentechnologien. Das Projekt bietet eine einzigartige Gelegenheit, Daten in einem Live-Testfeld zu sammeln und für akademische Zwecke aufzubereiten. Diese Daten werden genutzt, um die Forschung zur Koexistenz von Quantentechnologielösungen mit bestehenden Netzwerken zu verbessern. Die Software QuNetSim (TUM) wird eingesetzt, um die Ausbildung zukünftiger Ingenieure und Forscher in der Quantentechnologie systematisch zu verbessern.
Für Quantenwissenschaftler, IKT-Administratoren und Anwender verschiedener Disziplinen soll die Möglichkeit geschaffen werden, Interoperabilitätsevaluierungen zur Leistung und Stabilität verschiedener Quantenquellen und -detektoren durchzuführen. Zudem werden neue Methoden zur Interaktionsanalyse zwischen optischen IKT- und Quantenkomponenten sowie zur kosteneffizienten Integration von Quantenkommunikationsprotokollen erforscht. Die interdisziplinären Kompetenzen der Netzwerkpartner schaffen optimale Bedingungen für den erfolgreichen Einsatz photonenbasierter Quantenübertragungsverfahren, deren technischen Betrieb auf bestehenden IKT-Infrastrukturen, offene und flexible Experimentier- und Analyseoptionen sowie die Gewährleistung hoher Datensicherheits- und Datenschutzstandards.
Beitrag zur EuroQCI-Initiative
Durch den engen und kontinuierlichen Austausch mit den Partnern der EuroQCI-Initiative stellen wir sicher, dass die Forschungsergebnisse von Q-net-Q direkt in den Aufbau einer europaweiten Quantenkommunikationsinfrastruktur einfließen. Dies stärkt nicht nur die technologische Souveränität Deutschlands, sondern leistet auch einen entscheidenden Beitrag zur digitalen Sicherheit Europas.