Quantenkommunikation als Schlüsseltechnologie für die Sicherheit digitaler Infrastrukturen ist ein wichtiger Bestandteil des Forschungsrahmenprogramms „Digital. Sicher. Souverän“ der Bundesregierung zur IT-Sicherheit.

Auf Grund ihrer einzigartigen Sicherheitseigenschaften hat die Quantenkommunikation ein hohes Potential für Wirtschaft und öffentliche Nutzer. Für den großflächigen Einsatz von Quantenkommunikationstechnologien bedarf es jedoch noch gezielter Forschung und anwendungsorientierter Weiterentwicklung, um einen sicheren Einsatz zu garantieren und die Kompatibilität mit bestehender Kommunikationsinfrastruktur zu ermöglichen. Heutige Quantenkommunikationssysteme für den sogenannten Quantenschlüsselaustausch (QKD) sehen sich mit vielen Sicherheitsrisiken konfrontiert, denen auch konventionelle Kommunikations- und IT-Sicherheitstechnologien ausgesetzt sind. Während die Übertragung der Quantensignale zwar – basierend auf fundamentalen physikalischen Gesetzmäßigkeiten – sicher ist, können in der verwendeten Hardware und Software Sicherheitslücken existieren. Zudem sind Anwender oft nicht in der Lage, die Sicherheit solcher Geräte selbst zu überprüfen und so die Vertrauenswürdigkeit kommerzieller QKD-Systeme sicherzustellen. Um diesem Risiko entgegenzuwirken, müssen künftig eingesetzte Quantenkommunikationssysteme und Protokolle physikalisch-technisch nachweisbar sicher sein. Dies schafft die Voraussetzung, dass ihre Sicherheit im Anschluss durch staatliche Zertifikate garantiert werden kann. 

Zentraler Forschungsbedarf besteht daher bei der Untersuchung mögliche Sicherheitslücken für Angriffe auf aktuelle Quantenkommunikationstechnologien, welche sich bei deren Integration in konventionelle Kommunikationsnetzwerke ergeben. Hier stehen neben Angriffen auf Schlüsseldaten auch Angriffe auf den Betrieb des Systems selbst im Fokus. Die Sicherheit muss hierbei unabhängig von konkret eingesetzten Komponenten und unabhängig vom Hersteller garantiert werden können. Zuletzt ist der Einbezug der deutschen Industrie für eine Überführung der Systeme in die Anwendung unerlässlich, um die Praxistauglichkeit und Kompatibilität zu bestehender Infrastruktur zu garantieren. 

Für den Schritt von bestehenden Technologien hin zu breit einsatztauglichen IT-Sicherheitslösungen bedarf es großer Forschungsanstrengungen. Um die Forschung dahingehend zu stimulieren und zu beschleunigen, beabsichtigt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) daher, die Erforschung und Entwicklung von Technologien und Methoden zum sicheren Einsatz von Quantenkommunikation in der Anwendung zu fördern.

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