QuNET & FuNK - Kompakte optische Kommunikationssysteme für quanten-sicheren Informationsaustausch zwischen Behörden

Die Gefahr von Cyberangriffen durch zukünftige Quantencomputer erfordert neue Systeme zur Absicherung der Kommunikation insbesondere zwischen nationalen Behörden und internationalen Organisationen. Dafür entwickelt die Fortführung des Projekts QuNET optische Kommunikationssysteme, welche sowohl Quantenkryptographie (engl. Quantum Key Distribution, QKD) als auch Datenübertragungen mittels optischer Freistrahlverbindung sowie Satellitenfunk nutzen. Dabei sollen sogenannte fixe Knoten eine Kommunikation über Distanzen von wenigen Kilometern sichern, falls Glasfasernetze gestört oder nicht vorhanden sind. Mobile nomadische Knoten sollen zusätzlich einen kurzfristigen Kommunikationsbedarf sowie Anwendungen im Außeneinsatz absichern. Die Übertragung optischer Signale erfolgt hierbei über Teleskope. Über den gleichen optischen Pfad sollen dabei zusätzlich zum QKD-Kanal eine klassische Kommunikationsverbindung bereitgestellt sowie eine Verbindung über Satellitenfunk ermöglicht werden.

Das Ziel der Entwicklung sind kompakte und robuste Kommunikationsknoten mit einfacher Handhabung zu einem geringen Preis. Die flexible Auslegung des Terminals und die damit ermöglichte Nutzung anderer Übertragungsprotokolle erweitert den potenziellen Nutzerkreis auch außerhalb von Behördennetzen. Das Fraunhofer IPMS sowie das Fraunhofer IOF beschäftigen sich in diesem Teilvorhaben gemeinsam mit der Entwicklung eines augensicheren Systems zur optisch drahtlosen Kommunikation für eine Entfernung von bis zu zwei km. Zudem soll ein PAT-System (Pointing-Akquisition-Tracking) zur Linkherstellung zwischen zwei Knoten entwickelt werden, welches für die optisch drahtlose Kommunikation und die Freistrahl-QKD genutzt werden kann.

Aufgabe des Fraunhofer IPMS ist es, ein geeignetes Strahlauslenkungssystem sowohl für die Verwendung im Bereich der Quantentechnologien als auch für die klassische Datenübertragung mittels Li Fi zu entwickeln. Am Ende des Teilvorhabens werden die von den Fraunhofer-Instituten entwickelten Subsysteme, LiFi, PAT und QKD gemeinsam mit den Modulen der weiteren Projektpartner in einen Demonstrator integriert und die Funktionalität einer Quanteschlüsselübertragung zwischen zwei beliebigen Knoten nachgewiesen. Das Gesamtsystem soll zudem abschließend im Schlüsselexperiment 4 des QuNET- Kernprojekts demonstriert werden.