CBQD - Chip-basiertes Quantenzufalls-Device

In der IT-Sicherheit sind Zufallszahlen von enormer Bedeutung, da sie für kryptografische Verfahren wie die Schlüsselerzeugung genutzt werden und so die Sicherheit von Daten in Bezug auf Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität gewährleisten. In dem vom BMBF geförderten Projekt CBQD wird ein kompakter Chip entwickeln, der in hoher Geschwindigkeit Zufallszahlen auf Basis von quanten-photonischen Effekten generiert und den Anforderungen der Common Criteria für die Sicherheit von IT-Produkten entspricht. Der Chip soll Grundlage für zahlreiche Kommunikationssysteme von Behörden, Banken, kritischer Infrastruktur und Internet der Dinge werden. 

Projektziele

Im Projekt soll ein kompakter QRNG-Chip mit einer Rauschbitrate von 5 Gbit/s entwickelt werden. Die Rauschbitrate ist ein entscheidender Faktor für die Geschwindigkeit in der Zufallszahlenerzeugung. Ziel ist es, hohe Geschwindigkeit mit einer kompakten Bauform zu kombinieren und gleichzeitig den Anforderungen der Common Criteria AIS 20/31 PTG.3 zu entsprechen, einem Standard für Sicherheitsanforderungen an IT-Produkte des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI). Zur Umsetzung des QRNG-Chips werden moderne Silizium-Germanium-Technologien zur Entwicklung elektrophotonischer integrierter Schaltungen (EPIC) genutzt, um eine vollintegrierte Lösung mit Laserquelle, Wellenleiterstrukturen, Photodioden und analoger/digitaler Signalverarbeitung zu entwickeln. Die QRNG-Lösung wird anschließend in zwei Anwendungen der Quantum Key Distribution (QKD) getestet.

Das interdisziplinäre Projektteam bringt umfassende Expertise von Quantentheorie über Sicherheitsbeweise, Security-by-Design-Erfahrung für Zufallszahlengeneratoren, Silizium-Photonik bis hin zu QKD-Systemen und deren Integration in Anwendungen mit. Das Fraunhofer IPMS übernimmt die Projektkoordination und die QNRG-Chipintegration.