Quantenverschlüsselung für eine neue Generation der Sicherheit
Technischer Fortschritt, digitale Souveränität und neue regulatorische Anforderungen rücken das Thema IT-Sicherheit zunehmend in den Fokus von Unternehmen. Ein Forschungsgebiet erregt dabei besonders große Aufmerksamkeit. Während heutige Verschlüsselungsverfahren bislang als sicher gelten, könnte sich das mit der Weiterentwicklung leistungsfähiger Quantencomputer in den kommenden Jahren grundlegend ändern. Für Unternehmen stellt sich deshalb nicht mehr nur die Frage, welche Sicherheitsmaßnahmen heute ausreichen, sondern auch, wie sich sensible Daten langfristig schützen lassen.
Mit diesen Entwicklungen beschäftigt sich auch Dr. Kevin Füchsel, Gründer und einer der Geschäftsführer von Quantum Optics Jena. Das Unternehmen entwickelt quantenbasierte Kommunikationssysteme und arbeitet gemeinsam mit envia TEL in einem Pilotprojekt daran, Quantenverschlüsselung (Quantum Key Distribution, QKD) unter realen Bedingungen in bestehende Kommunikationsnetze im Raum Leipzig zu integrieren. Im Gespräch erläutert Dr. Kevin Füchsel, warum Unternehmen sich bereits heute mit Quantensicherheit beschäftigen sollten, welche Erkenntnisse das gemeinsame Pilotprojekt liefert und welche Rolle Quantenverschlüsselung künftig für die sichere Unternehmenskommunikation spielen kann.
Neue Bedrohungen erfordern neue Wege bei der Datensicherheit
Auch wenn kryptografisch relevante Quantencomputer heute noch nicht flächendeckend verfügbar sind, rücken möglichen Auswirkungen auf die Informationssicherheit zunehmend in den Fokus von Unternehmen. Viele der heute eingesetzten Verschlüsselungsverfahren, beziehungsweise der daraus folgende Schlüsselaustausch, basieren auf mathematischen Verfahren, die sich mit leistungsfähigen Quantencomputern künftig deutlich schneller entschlüsseln lassen könnten.
Ein zentrales Risiko sieht Dr. Kevin Füchsel in sogenannten „Harvest now, decrypt later“-Attacken. Dabei werden verschlüsselte Daten bereits heute abgefangen und gespeichert, um sie zu einem späteren Zeitpunkt mit leistungsfähigeren Quantencomputern zu entschlüsseln. Besonders kritisch ist dieses Szenario für Informationen, die auch in vielen Jahren oder Jahrzehnten noch vertraulich bleiben müssen. Dazu zählen beispielsweise Forschungs- und Entwicklungsdaten, Finanztransaktionen, personenbezogene Daten oder geschäftskritisches Unternehmenswissen. Aus Sicht von Dr. Kevin Füchsel gewinnt die langfristige Absicherung hochsensibler Daten deshalb bereits heute an Bedeutung.
Hinzu kommen steigende regulatorische Anforderungen. Mit Richtlinien wie NIS2 und DORA sind insbesondere Betreiber kritischer Infrastrukturen sowie zahlreiche weitere Unternehmen verpflichtet, ihre Cybersicherheitsmaßnahmen kontinuierlich weiterzuentwickeln und neue Bedrohungsszenarien frühzeitig zu berücksichtigen. Auch dadurch rückt die Auseinandersetzung mit quantensicheren Sicherheitskonzepten zunehmend in den Fokus.
Vom Forschungsthema zum Praxiseinsatz
Noch vor einigen Jahren war Quantenverschlüsselung vor allem ein Forschungsthema. Inzwischen hat sich die Technologie aber deutlich weiterentwickelt. Der Fokus liegt heute weniger auf den theoretischen Grundlagen als vielmehr auf der Frage, wie sich Quantum Key Distribution (QKD) in bestehende Kommunikationsnetze integrieren und unter realen Bedingungen einsetzen lässt. Auch auf europäischer Ebene ist das Thema bereits relevant. Mit der European Quantum Communication Infrastructure (EuroQCI) entsteht eine sichere Quantenkommunikationsstruktur innerhalb der EU.
Für Dr. Kevin Füchsel hat die Quantenverschlüsselung inzwischen einen entscheidenden Entwicklungsschritt erreicht. Nach erfolgreichen Tests gehe es nun darum, die Technologie in bestehende Netzinfrastrukturen zu integrieren. „Wir stehen gerade an der Schwelle zu wirklich größeren Rollouts.", so Füchsel. Die Systeme sind vertestet und in verschiedenen Infrastrukturen bereits im Einsatz.
Trotz dieser Entwicklungen steht QKD noch am Anfang einer flächendeckenden Einführung. Neben der Integration in bestehende Glasfasernetze sind auch technische Rahmenbedingungen zu berücksichtigen. Mit den heute verfügbaren Systemen lassen sich derzeit Entfernungen von etwa 50 bis 80 Kilometern überbrücken. Für größere Distanzen sind zusätzliche technische Lösungen oder Zwischenstationen erforderlich. Wie der Praxiseinsatz künftig aussehen kann, zeigt das Pilotprojekt von envia TEL und Quantum Optics Jena. Ziel ist es, quantensichere Kommunikation außerhalb der Laborumgebung in einer bestehenden Unternehmensinfrastruktur zu testen.
Pilotprojekt für eine sichere Kommunikation
Mit dem gemeinsamen Projekt wollen envia TEL und Quantum Optics Jena erproben, wie sich Quantenverschlüsselung unter realen Bedingungen in bestehende Unternehmensnetze integrieren lässt. Dafür wurde eine Verbindung zwischen dem Unternehmenscampus der enviaM Gruppe in Markkleeberg und dem Datacenter Leipzig der envia TEL in Taucha aufgebaut. Während Quantum Optics Jena die Technologie für die Quantenverschlüsselung einbringt, stellt envia TEL die erforderliche Glasfaserinfrastruktur und Übertragungstechnik für den Betrieb bereit. Für Dr. Kevin Füchsel ist das Projekt ein weiterer Schritt auf dem Weg zu einer quantensicheren Kommunikationsinfrastruktur. Perspektivisch soll die Verbindung auf weitere Standorte ausgeweitet werden. Langfristig ist auch eine Anbindung von Leipzig an überregionale Netze wie den DE-CIX in Frankfurt vorgesehen.
Das Pilotprojekt zeigt, wie sich neue Technologien Schritt für Schritt aus der Forschungsumgebung in die Praxis übertragen lassen. Gleichzeitig ermöglicht es herauszufinden, welche Voraussetzungen geschaffen werden müssen, damit Quantenverschlüsselung künftig fester Bestandteil moderner Kommunikationsnetze werden kann.
Die Zukunft wird quantensicher
Die Entwicklung leistungsfähiger Quantencomputer verändert die Anforderungen an die Informationssicherheit. Gleichzeitig zeigt die Quantenverschlüsselung, dass bereits heute Verfahren zur Verfügung stehen, die bestehende Verschlüsselungskonzepte sinnvoll ergänzen und auf zukünftige Herausforderungen ausgerichtet sind.
Mit dem gemeinsamen Pilotprojekt erproben envia TEL und Quantum Optics Jena Quantenverschlüsselung unter realen Bedingungen in einer bestehenden Unternehmensinfrastruktur. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse können dazu beitragen, den Einsatz der Technologie in bestehenden Kommunikationsnetzen weiterzuentwickeln und die Grundlage dafür zu schaffen, dass in Zukunft auch Kunden die gemeinsame Infrastruktur für quantensichere Kommunikation nutzen können. Für Dr. Kevin Füchsel steht fest, dass die Technologie in den kommenden Jahren weiter an Bedeutung gewinnen wird: „Ich glaube, wir sind jetzt erst am Anfang und verstehen jetzt die ersten Anwendungen, die wir mit diesen faszinierenden Quantentechnologien umsetzen können.“
Foto: Anna Schroll
