Vorführung einer völlig sicheren Netzwerkverbindung
Am 8. Oktober führte das EU-finanzierte SECOQC-Projekt (Development of a global network for secure communication based on quantum cryptography) auf einer Tagung in Wien, Österreich, die erste sichere Verbindung innerhalb eines kommerziellen Telekommunikationsnetzwerkes per Quantenkryptografie vor. Die "Quantenmechanik" beschreibt die Art und Weise, wie wir die elementaren Eigenschaften der Dinge auf infinitesimaler Ebene begreifen. Interessanterweise ist aber genau der Vorgang der Erfassung eines Quantensystems ein störender Faktor dabei. Quantenkryptografie, auch Quanten-Schlüsselaustausch (QKD) genannt, nutzt die Quantenmechanik, um "sichere" Verbindungen herzustellen, bei denen fremdes Mithören erkannt wird. Bei der herkömmlichen Kryptografie werden mathematische Funktionen verwendet, um Fremden das Mithören zu erschweren. Derartige Systeme können keine Sicherheit garantieren - die Entschlüsselung der Funktionen ist zwar schwierig, aber nicht unmöglich. Dank QKD wird es zwei Beteiligten ermöglicht, einen gemeinsamen "Schlüssel" zu erzeugen, mit dem sie Nachrichten verschlüsseln und entschlüsseln können. Ein fremder Mithörer würde diesen Schlüssel in irgendeiner Weise abfangen müssen, was aber sofort Unregelmäßigkeiten im Kommunikationssystem verursachen würde. Mit anderen Worten: Ein Dritter kann allein durch die Eigenschaften, die für die Funktionsweise des Systems erforderlich sind, erkannt werden. Bei dem SECOQC-Projekt hatte man sich zum Ziel gesetzt, ein weitreichendes Hochsicherheits-Kommunikationsnetzwerk zu schaffen, in dem QKD mit Elementen der klassischen Rechentechnik vereint werden. Schon im vorangegangenen Jahrzehnt wurden wichtige Fortschritte in der Quantenkryptografie erzielt, sodass es inzwischen QKD-Produkte gibt, die zwei Benutzer über kurze Distanz miteinander verbinden. Es blieben allerdings noch erhebliche Probleme für den praktischen Einsatz dieser Technik bestehen. Eines davon war die Tatsache, dass ein Quantensystem Quantenobjekte verwendet, nämlich Photonen, die eine Million Mal pro Sekunde durch Lichtwellenleiter schießen. Photonen, die in Lichtwellenleitern unterwegs sind, gehen über größere Strecken verloren, sodass die Erzeugung von Schlüsseln sehr langsam wird. Eine weitere Schwierigkeit bestand darin, dass die Verbindung zwischen zwei Benutzern einfach durch Trennung der Leiter oder durch Störung des Signals unterbrochen werden kann. Da eine solche Unterbrechung für Unternehmen fatal sein kann, war es unerlässlich, im Zuge der Integration von QKD in moderne Unternehmensanwendungen ein Netzwerk zu entwickeln, das sowohl sicher als auch stabil ist. Bei SECOQC installierte man das Netzwerk aus kryptografischen Geräten in einen gewöhnlichen Kommunikationsring (vom Projektpartner Siemens zur Verfügung gestellt) um Wien. Die sechs Knoten und acht Übertragungssysteme befanden sich in einem Abstand von 6 bis 82 Kilometern. Auf der Konferenz zeigten die Projektpartner, dass das System funktioniert: Die netzwerkweite Erzeugung und Verteilung von Schlüsseln, das Erkennen von Mithörern und weitere Netzwerkfunktionen wurden vorgeführt. Das SECOQC-Netzwerk bewies sowohl Stabilität als auch Sicherheit. Das Netzwerk ermöglichte die Überbrückung großer Distanzen zwischen den Benutzern, ebenso wie die Nutzung automatisch gewählter alternativer Pfade. Dadurch wurde die Schlüsselerzeugung schneller, und eine Unterbrechung der Übertragungsleitung konnte automatisch umgangen werden. Dieser erfolgreiche Abschluss des vierjährigen Projektes liefert Telekommunikationsanbietern die Grundlage zur Entwicklung QKD-basierter Produkte und Dienste, die in moderne Unternehmensanwendungen integriert werden können. Internationale Normen für diese neue Technik werden von einer Gruppe mit dem Namen "Industry specification group on quantum key distribution and quantum technologies" unter der Leitung des Europäischen Instituts für Telekommunikationsnormen (ETSI), von Vertretern aus der Industrie und künftigen Benutzern entwickelt. Das integrierte Projekt brachte Experten aus der Quantenphysik und der Netzwerktechnik mit Spezialisten der Kryptografie, Elektronik, IT-Sicherheit, Softwareentwicklung und Wirtschaft zusammen. An dem Projekt, das vom Forschungszentrum Seibersdorf der Austrian Research Centers GmbH koordiniert wurde, arbeiteten 41 Beteiligte (einschließlich 3 KMU, 25 Universitäten, 5 nationale Forschungszentren und 8 Privatunternehmen) aus 12 Ländern. Über den Themenbereich "Technologien für die Informationsgesellschaft" des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) standen dem Projekt 11,4 Millionen Euro zur Verfügung.
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