Koschyk 2025

Lukas Koschyk

Es geht um sichere Kommunikation zwischen Behörden, Unternehmen und Einrichtungen in Zeiten zunehmender Cyberangriffe - der Bund und mehrere Länder haben bei einer gemeinsamen Veranstaltung im Berliner Futurium ein Testnetz zur sogenannten Quantenkommunikation gestartet. Mit einer Live-Demonstration schloss die vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gegründete Forschungsinitiative QuNET am 28. Oktober ihr finales Schlüsselexperiment ab. Zusammen mit den Ministerpräsidenten Bayerns und Thüringens sowie dem regierenden Bürgermeister Berlins aktivierte Bundesforschungsministerin Dorothee Bär (CSU) ein experimentelles Netz zur Quantenkommunikation. Dieses soll dazu dienen, in Zukunft sichere Kommunikation auf Grundlage der Quantenschlüsselverteilung in einem realen Umfeld zu testen und auf eine flächendeckende Anwendung vorzubereiten.((ContentAd))Maßgeblich beteiligt an dem Konsortium, das seit 2019 existiert und mit 125 Millionen Euro vom BMFTR gefördert wird, sind zwei Institutionen aus Franken: die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL) in Erlangen. Der wissenschaftliche Leiter des Schlüsselexperiments ist Christoph Marquardt.Im Gespräch erklärt der promovierte Physiker, um was es sich bei dieser Technologie handelt, warum sie wichtig ist und welche Rolle Franken in der Entwicklung spielt.Herr Marquardt, wozu brauchen wir Quantenkommunikation überhaupt?Alles ist heute vernetzt und das funktioniert nur, weil es kryptographisch gesichert ist. Vor allem bei Daten, die langfristig gespeichert werden müssen, ist dieser Aspekt sehr wichtig. Das können Gesundheitsdaten sein, aber auch Bankdaten, oder die Steuererklärung. Aktuell funktioniert die Verschlüsselung im Hintergrund meist über mathematische Probleme, die es ermöglichen, geheime Schlüssel zwischen zwei Parteien zu erzeugen. Wenn es aber einen mathematischen oder einen technischen Fortschritt gibt, läuft diese Verschlüsselung Gefahr, geknackt zu werden. Mit dem Fortschritt in der künstlichen Intelligenz und den Sprüngen in der Entwicklung des Quantencomputers steht uns diese Gefahr ins Haus. Jetzt kommt die Quantenphysik ins Spiel.Bitte erklären Sie...Ein Quantencomputer kann einige Probleme viel schneller lösen als ein klassischer Rechner, darunter dummerweise genau die mathematischen Probleme, auf denen ein Großteil unserer aktuellen Verschlüsselung basiert. Vor 15 Jahren lag der Computer noch in weiter Ferne, das ist jetzt anders. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik rechnet spätestens in den 20er- bis 30er-Jahren mit einer Gefährdung der aktuellen Kryptographie durch den Quantencomputer. Einerseits entwickelt man deshalb neue Verfahren, die auf neuen mathematischen Problemen basieren. Manchmal ist das aber gar nicht so einfach und über ein Software-Update nicht getan, beispielsweise bei Kreditkarten. Die alle auszuwechseln, das ist nicht ganz trivial. Auf lange Sicht will man dieses ständige Katz-und-Maus-Spiel verhindern und in der Quantenphysik ist es so, dass manche Sachen einfach nicht eingeschränkt werden können. Zum Beispiel ist es nicht möglich, Quantenzustände wie Lichtteilchen, perfekt zu kopieren.Die Idee ist also, ganz viele dieser Lichtteilchen auszutauschen. Eine Partei generiert sie, codiert sie, die andere Partei misst sie und das macht man viele Milliarden Mal. Dann erstellt man eine Statistik, und aus dieser kann man lesen, ob und wie viel Information abgeflossen ist: Sicherheit wird messbar.((Platzhalter))Wozu aber nun das Netz?Im Prinzip kann diese Datenübertragung über normale Glasfasern funktionieren, oder mit Freistrahlstrecken, also Teleskopen, die die Quantenlichtteilchen austauschen. Wenn das im Laborversuch funktioniert, ist das super, wenn aber in der Realität ein Bagger drüberfährt oder Streulichtteilchen die Übertragung stören, ist das eine andere Situation. Deshalb brauchen wir ein Testnetz, auch um die potenzielle Anknüpfung an andere Netze und Managementsysteme, beispielsweise in Bankenservern, zu proben.Gibt es schon Interessenten für diese Technologie?Ja, durchaus, einerseits staatliche Institutionen wie Ministerien oder die Bundeswehr, aber auch Firmen. Wir haben beispielsweise mit der Firma Datev zusammengearbeitet, oder Nokia in Nürnberg, doch vor einer Marktreife müssen unsere Verschlüsselungsmodule kleiner, günstiger und ökonomischer werden. Der potenzielle Anwendungsbereich ist riesig, von der Sensorik über das Bankenwesen oder der Luft- und Raumfahrt bis hin zu Netzwerkprovidern wie der Deutschen Telekom.Sie erwähnten, dass der Quantencomputer noch Zukunftsmusik ist, aber es große Fortschritte gibt. Wer hat international die Nase vorn und wo stehen Deutschland und Bayern?Staatliche Anfangsinvestitionen, um Firmen und Technologien zu fördern, haben in Bayern ja eine gewisse Tradition. Auch deshalb hat sich in München und Franken ein Cluster gebildet, wir müssen uns nicht verstecken. Das Munich Quantum Valley, zu dem auch FAU und MPL gehören, ist so ein Beispiel. International investiert China massiv, wie in allen Forschungsbereichen, und die USA sind traditionell geschickt darin, Privatwirtschaft und staatliche Mittel zu verbinden. Die Tech-Giganten wie Google oder Amazon verbrauchen in einem Jahr teilweise das Geld, was wir in vier Jahren aufbringen. Deshalb denke ich, dass der erste Quantencomputer aus den USA kommen wird.Wir bewegen uns hier auf der sehr großen Ebene. Wie beeinflusst die Technologie mich in meinem Alltag?Wir beginnen natürlich in kritischer Infrastruktur und Industrie, wenn sie aber an Bereiche wie Robotik oder Smart Home denken, ist eine sichere Verschlüsselung so wichtig. Oder möchten Sie, dass Ihr Pflegeroboter gehackt wird? Meine Vision ist für jedes Haus in Zukunft eine secure enclave, also ein kleines Hardware-Sicherheitszentrum, auf dem sensible Daten gesichert sind. In Apple-Handys wird das schon heute verbaut, und in Zukunft könnte das beispielsweise in einem Router sein. Genau dort könnte dann Quantenverschlüsselung integriert sein.((Platzhalter))((Platzhalter))((Platzhalter))

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Bildung

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

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Wie abhörsicher sind Daten? Neues Labor für Quantentechnologie in Erlangen gibt Antworten

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Rechnen mit allem: Tausende Prozessoren im Erlanger NHR sollen Frankens Zukunft retten

Christoph Marquardt, 50, ist Lehrstuhlinhaber für Optische Quantentechnologien am Institut für Optik, Information und Photonik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Marquardt schloss sein Physikstudium an der Universität Erlangen-Nürnberg und der University of York, England, im Jahr 2002 ab. Während seiner Promotion (2007) untersuchte er die Erzeugung von gequetschtem Licht in Standard- und photonischen Kristallfasern. Seit 2009 ist er Gruppenleiter der Gruppe Quanteninformationsverarbeitung in der Abteilung von Gerd Leuchs am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts.

Zur Person

Professor Christoph Marquardt, FAU und MPL

https://images.nordbayern.de/image/contentid/policy:1.15332596:1793266164/20261028QuNETCOffenblendeAgencyJakob11.jpg?f=16:9&h=320&m=FIT&w=600&$p$f$h$m$w=119287e

https://www.nn.de/erlangen/warum-wir-abhorsichere-kommunikationsnetze-brauchen-und-was-franken-damit-zu-tun-hat-1.15332595

Erlangen - „Möchten Sie, dass Ihr Pflegeroboter gehackt wird?“, fragt Christoph Marquardt. Was wie Zukunftsmusik klingt, ist laut dem Professor aus Erlangen nicht mehr weit weg. Deshalb investiert der Bund in Quantenverschlüsselung - und Marquardt forscht mit.

Warum wir abhörsichere Kommunikationsnetze brauchen und was Franken damit zu tun hat