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Nachdem die Europäische Kommission im April letzten Jahres das QSAFE-Konsortium (Quantum Network System Architecture for Europe) mit der Entwicklung der europäischen Quantenkommunikationsinfrastruktur beauftragt hat, wurden jetzt die Zwischenergebnisse vorgelegt. Der Umfang dieser Ergebnisse umfasst den ersten technischen Entwurf, Sicherheitsanalysen und eine erste Netzwerkdimensionierung. Das legt den Grundstein für die zukünftige Implementierung des EuroQCI-Netzwerks.
Der Schlüssel zur Sicherheit
Für die sichere Verschlüsselung sensibler Informationen ist es notwendig, dass die Schlüssel sicher genug zwischen den Kommunikationspartnern geteilt werden. Bewährte Verschlüsselungsverfahren wie RSA (Rivest, Shamir, Adleman) oder DH (Diffie-Hellman) sind gegen Quantencomputer-Angriffe nicht mehr sicher. Dies stellt eine Bedrohung für die gesamte moderne Kommunikation dar und macht den Wechsel zu Quantenschlüsseln unumgänglich. Die Quantenschlüsseltechnologie basiert auf physikalischen Naturgesetzen, die unweigerlich einen potenziellen „Abhörschutz“ signalisieren. Kritische Infrastrukturen, vertrauliche private oder staatliche Informationen werden durch Quantenschlüssel vor Angriffen und kriminellen Absichten geschützt.
Die QSAFE-Studie
Das von der Deutschen Telekom geleitete QSAFE-Konsortium bündelt europäische Partner mit 20-jähriger Erfahrung in der Quantenkommunikation für die europäische Quanteninfrastruktur: das AIT Austrian Institute of Technology, Thales, Thales Alenia Space und Telefónica Investigación y Desarrollo SA. Zusätzlich sind assoziierte Partner aus dem akademischen Bereich und aus hochspezialisierten Unternehmen an dem Projekt beteiligt.
Die über fünfzehn Monate durchgeführte Studie folgt dem Ansatz „Sicherheit durch Design“ und erarbeitet die Grundlage für den Aufbau einer europäischen Quanteninfrastruktur, die sowohl glasfaserbasierte terrestrische als auch satellitengestützte Komponenten umfasst. Sie ist die Fortsetzung einer ersten Durchführbarkeitsphase, die 2020 mit demselben Konsortium unter der Leitung von Thales durchgeführt wurde.
Die Studie ist Teil der Bemühungen der Europäischen Union, die Entwicklung von unabhängigen und sicheren Quantenkommunikationstechnologien voranzutreiben. Ende Juli 2021 unterzeichnete Irland als letzter der 27 EU-Mitgliedstaaten die EuroQCI-Erklärung, in der sich die Mitgliedstaaten, die Europäische Kommission und die Europäische Weltraumorganisation verpflichten, gemeinsam eine sichere Quantenkommunikationsinfrastruktur aufzubauen.
Im April 2021 initiierte die Europäische Kommission zwei unabhängige Studien, darunter die vom QSAFE-Konsortium geleitete, um die Architektur einer EuroQCI zu definieren. Im Mittelpunkt der Studien steht die Erzeugung quantensicherer Schlüssel (Quantum Key Distribution, QKD). Der Austausch der Schlüssel soll über das zu entwerfende Netzwerk laufen und sicherstellen, dass ein potenzieller Spion immer entdeckt wird. So werden beispielsweise Verschlusssachen nachhaltig geschützt. Die ersten Nutzer werden die Europäische Union, die EU-Mitgliedstaaten und weitere regierungsnahe Stellen sein.
Die Studie wird der Europäischen Kommission als Grundlage für die nächsten Schritte auf dem Weg zum Aufbau einer europäischen Quantenkommunikationsinfrastruktur dienen. Alle Aspekte – Kosten, Sicherheit, Technologie, Netzdimensionierung, Planung, Betriebsmodell usw. – sind in der Studie enthalten.
Das Projekt profitiert vor allem von den vielfältigen Erfahrungen seiner Partner und deren langjährigem Engagement auf dem Gebiet der Quantentechnologien. EuroQCI ist im Wesentlichen ein Kommunikationsnetz. Als solche bringen die Deutsche Telekom und Telefónica ihr grundlegendes Know-how für die Planung, den Aufbau und den Betrieb eines Netzes ein. Im Rahmen der europäischen Forschungsaktivitäten haben beide Unternehmen bereits Quanten-Testumgebungen in Madrid und Berlin installiert. Sie untersuchen das Zusammenspiel von Quantentechnologie und etablierter Netzausrüstung. Als eine der international führenden Forschungseinrichtungen mit besonderen Kompetenzen im Bereich angewandter QKD-Technologien, leistet das AIT Austrian Institute of Technology wichtige Beiträge zu deren Entwicklung und zur Durchführung von Pilotexperimenten in Testumgebungen in Europa. Thales ist ein weltweit führender Anbieter von komplexen, kritischen Sicherheitssystemen für Verteidigung, Transport, Luft- und Raumfahrt und kritische Infrastrukturen. Das Unternehmen bringt sein Fachwissen in den Bereichen Cybersicherheit und Kryptographie ein. Thales Alenia Space deckt alle Aspekte der satellitengestützten QKD ab.
Das QSAFE-Konsortium arbeitet eng mit verschiedenen nationalen Regierungsvertretern zusammen. EuroQCI ist somit auf die nationale und europäische Sicherheitspolitik abgestimmt.
Die Kombination aus großen europäischen Netzbetreibern, Systemintegratoren, Netzausrüstern für optische Kommunikationsnetze und Raumfahrtkomponenten sowie Top-Experten aus Universitäten und Forschungsinstituten bildet den idealen Rahmen, um das optimale europäische Quantum Key Distribution Netzwerk zu entwerfen.
