Forschungsergebnisse, Wissenschaftspolitik

Seit 2019 fördert das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) mit der QuNET-Initiative die Erforschung von technologischen Grundlagen für hochsichere Kommunikation. Im Zentrum der Initiative steht die Quantenschlüsselverteilung, die sogenannte Quantum-Key-Distribution (QKD). Zum Kernkonsortium gehören das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF sowie das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut für Nachrichtentechnik HHI, das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL), das Institut für Kommunikation und Navigation des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU).

Die Bundesministerin für Forschung, Technologie und Raumfahrt Dorothee Bär erklärt: »Wir haben heute mit dem finalen Schlüsselexperiment der QuNET-Initiative einen wichtigen Meilenstein der Hightech Agenda Deutschland erreicht. Ich freue mich, dass wir hier heute live sehen konnten, wie wir mit Quantenkommunikation unsere sensiblen Daten auch im Quantenzeitalter der Zukunft gegen Angriffe schützen können. So stärken wir unsere technologische Souveränität und Wertschöpfung. Jetzt geht es darum, die Forschung schnell in die breite Anwendung zu bringen für die Cybersicherheit von Morgen.«

Bundesländer stellen Teilnetze bereit, Bundesministerin schaltet zusammen

Beim finalen und größten Schlüsselexperiment der QuNET-Forschenden, das am 28. Oktober in Anwesenheit der Ministerin in Berlin stattfand und zugleich das offizielle Abschlussevent der QuNET-Initiative markiert, demonstrierten die Forschenden unter Einbeziehung von Anwendern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft in einem realitätsnahen Szenario den Austausch quantenverschlüsselter Daten in einem experimentellen und bundesländerübergreifenden Netz für Quantenkommunikation.

Dafür aktivierten politische Vertretungen der beteiligten Bundesländer zunächst vor Ort in Erlangen, Erfurt und Berlin ihre regionalen Teilnetze. Für Bayern geschah dies durch Ministerpräsident Dr. Markus Söder, für das Land Berlin durch den Regierenden Bürgermeister Kai Wegner und für Thüringen durch Ministerpräsident Mario Voigt. Ebenfalls vertreten war das Land Sachsen durch Dr. Babett Gläser, Abteilungsleiterin Forschung im Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus. Die Bundesländer hatten durch jeweils eigene Länderinitiativen wesentlich zum Aufbau von lokalen Forschungsinfrastrukturen zur Quantenkommunikation beigetragen, auf denen das länderübergreifende QuNET-Netz aufbauen konnte.

Nach erfolgreicher Bereitstellung der regionalen Teilnetze, gab Bundesforschungsministerin Dorothee Bär in Berlin den Startschuss für die Zusammenschaltung zu einem gemeinsamen Quantenkommunikationsnetz sowie einer anschließenden Live-Demonstration.

Live-Demonstration mit fiktiven Gesundheitsdaten

Mehrere Schlüsselexperimente haben den Weg hierhin bereitet: Bereits 2021 hatten QuNET-Forschende in Bonn eine quantengesicherte Kommunikationsverbindung im Regierungsviertel demonstriert. 2023 kombinierten sie in Thüringen Freistrahl- und Glasfaserstrecken zu einer hybriden Quantenverbindung. 2024 folgte in Berlin ein Netzwerk mit mehreren Knoten und Nutzern bis 2025 schließlich in Bayern mit einem Flugzeug die Anbindung eines mobilen Quantenkommunikationsknotens demonstriert wurde.

Bei der jüngsten Live-Demonstration in Berlin, die unter technischer Leitung des MPL und der FAU umgesetzt wurde, wurden nun unterschiedliche Quantenkryptografie-Systeme zu einem Netz zusammengeschaltet. Im Mittelpunkt der Demonstration stand ein praxisnahes Anwendungsszenario: Als Testdatensätze wurden fiktive Apothekenabrechnungen vom Universitätsklinikum Jena über die DATEV bis zur Bundesdruckerei quantengesichert übertragen. Die Übertragung selbst fand dabei über konventionelle Kommunikationsnetze bestehend aus Glasfasern statt. Denn QuNET untersuchte nicht nur Komponenten und Systeme zur Quantenkommunikation, sondern auch deren Integration in reale und bereits weithin vorhandene Kommunikationsinfrastrukturen.

»Die Zukunft der Quantenkommunikation wird durch eine hybride, quantengesicherte Infrastruktur aus Glasfasernetzen, Freistrahlnetzen und Satellitennetzen bestimmt«, sagte Prof. Dr. Andreas Tünnermann, Sprecher der QuNET-Initiative. »In diesem abschließenden QuNET-Schlüsselexperiment zeigen wir genau das: Dass unterschiedliche Systeme und regionale Netze gemeinsam funktionieren. Damit kommen wir dem Ziel einer praktisch nutzbaren Netz-Infrastruktur für hochsichere Kommunikation einen wichtigen Schritt näher.«

Prof. Christoph Marquardt, wissenschaftlicher Leiter der Live-Demonstration in Berlin, ergänzt: »Mit QuNET haben wir ein starkes Ökosystem für quantengesicherte Kommunikationsnetze geschaffen. Der Schlüssel zu diesem Erfolg liegt in der engen Zusammenarbeit der Forschungseinrichtungen mit zahlreichen Unternehmen in ganz Deutschland, mit denen wir gemeinsam die technische Grundlage für eine verlässliche und marktfähige Sicherheitsarchitektur gelegt haben.«

QuNET+ bringt die Technologie in Richtung Anwendung

Um Quantenkommunikation in reale Kommunikationsinfrastrukturen zu überführen, stärkt die QuNET-Initiative seit jeher auch die enge Zusammenarbeit von Wissenschaft und Wirtschaft und trägt so wesentlich zum Aufbau eines Innovationsökosystem der Quantenkommunikation in Deutschland bei. Zu diesem Zweck bildeten flankierend zur Initiative die sogenannten QuNET-Plus-Projekte (QuNET+) die Brücke zwischen Forschung und industrieller Nutzung. Seit 2022 haben im Rahmen von QuNET+ Unternehmen und Forschungseinrichtungen in insgesamt zwölf Projekten Bausteine für zukünftige Quantenkommunikationsnetze entwickelt – diese reichen von Detektormodulen und Laserquellen, über Datennachbearbeitung, optisches Routing und Schlüsselmanagement bis hin zu Testlaboren und optischen Bodenstationen, wie sie in Oberpfaffenhofen und in Jena vorhanden sind.

Zu den QuNET+ Industriepartnern gehören namhafte Firmen aus den Bereichen der Cybersicherheit, Telekommunikation, Elektronik, Photonik und Raumfahrt. Im Fokus der Industriepartner liegen auch Standardisierung und Skalierung. Das betrifft standardisierte interoperable Schnittstellen für Schlüsselmanagementsysteme genauso wie die Entwicklung von Methoden für Prüfung, Qualifizierung und Zertifizierung von Quantenkommunikationstechnologien.

Nach QuNET kommt die nächste Generation

Mit der Live-Demonstration in Berlin nähert sich die QuNET-Initiative nun dem Ende ihrer siebenjährigen Forschungszeit. Zugleich beginnt der nächste Schritt vom experimentellen Quantenkommunikationsnetz mit Fokus auf QKD-Anwendung hin zu Wertschöpfung der Technologien und Forschungsergebnisse am Standort Deutschland.

»Die in QuNET und QuNET+ aufgebauten Kompetenzen, Technologien und Industriepartnerschaften bilden die Grundlage, um Schlüsseltechnologien für sichere Kommunikation in Deutschland weiterzuentwickeln und in wirtschaftliche Anwendungen zu überführen«, betont abschließend QuNET-Sprecher Andreas Tünnermann. »Damit geht es nicht allein um den Schutz sensibler Daten, sondern auch um technologische Souveränität und die Chance für deutsche und europäische Unternehmen, an einem zukünftigen Markt für hochsichere Kommunikation teilzuhaben. Der Output der Initiative manifestiert sich neben den wissenschaftlich-technischen Erkenntnissen u.a. in Patenten aber auch in mehreren Start-Ups, die Entwicklungen der Initiative in marktfähige Produkte überführen«, so Tünnermann.

Weiterführende Informationen:
▪ Homepage der QuNET-Initiative: www.qunet-initiative.de
▪ Fachportal Kommunikationstechnologien und Cybersicherheit: https://www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/forschung/it-sicherheit/qunet
▪ Quantentechnologien: https://www.bmftr.bund.de/DE/Forschung/Schluesseltechnologien/Quantentechnologien/quantentechnologien_node.html
▪ Technologie-Roadmap Quantentechnologie: https://hightech-agenda-deutschland.de/roadmaps/quantentechnologien/

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Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Andreas Tünnermann
Sprecher QuNET-Initiative
Institutsleiter Fraunhofer IOF

Albert-Einstein-Str. 7
07745 Jena

+49 3641 807-202
andreas.tuennermann@iof.fraunhofer.de

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Weitere Informationen:
https://www.iof.fraunhofer.de/de/presse-medien/pressemitteilungen/2026/Abschluss_QuNET-Initiative.html