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Hochsicheres Quantennetzwerk QuNET

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Die Entwicklung einer Ende-zu-Ende verschlüsselten Quantenkommunikation ist ein unabdingbarer Baustein zukünftiger IT-Sicherheit. Das betont die Bundesregierung in der Antwort auf eine Kleine Anfrage der FDP-Fraktion zum Aufbau einer sicheren Quantenkommunikation. Um dieses Ziel zu erreichen, sei die Quantenkommunikation ein Schwerpunkt im Forschungsrahmenprogramm der Bundesregierung zur IT-Sicherheit »Selbstbestimmt und sicher in der digitalen Welt«.

QuNET, so der Name des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens, wird in enger Abstimmung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) mit dem Bundesministerium des Innern, für Bau und Heimat und dem Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) durchgeführt. Die Bundesregierung betont, dass Deutschland im internationalen Vergleich im Bereich der Quantenkommunikation eine führende Rolle einnehme, es allerdings noch viele Hürden zum Aufbau eines sicheren Kommunikationsnetzes zu überwinden gelte.

Das Programm QuNET, das sich weit über diese Legislaturperiode hinaus erstrecken soll, ist in das Forschungsrahmenprogramm »Selbstbestimmt und sicher in der digitalen Welt« verankert und so auch Teil der Hightech-Strategie 2025 der Bundesregierung. In dieser Legislaturperiode werden bei QuNET-alpha als Demonstrationsstrecke quantengesicherte Videokonferenzen umgesetzt. Zudem geht die Bundesregierung davon aus, dass als Ergebnis des Forschungsprojekts Q.Link.X Mitte 2021 der erste Quantenrepeaterknoten als funktionsfähiger Labordemonstrator verfügbar sein wird. Solche Knoten werden die elementaren Bausteine von künftigen Quantenrepeaternetzen darstellen. Sobald die Forschungsergebnisse aus Q.Link.X vorliegen, will die Bundesregierung festgelegen, wann diese in die Arbeiten in QuNET einfließen werden. In der zweiten Phase werden voraussichtlich von 2023 bis 2024 Technologien für Mehrbenutzer-Quantennetze entwickelt werden. Im Rahmen der dritten Phase sollen von 2025 bis 2026 konkrete Bausteine einer Quanteninfrastruktur entwickelt und die bisherigen Konzepte so skaliert werden, dass die Projektergebnisse auch in andere europäische Quantennetze integriert werden können.

Derzeit arbeite das BSI an der Erstellung von Prüfkriterien für die Bewertung der Sicherheit von Produkten zur Quantenkommunikation und weise auch darauf hin, dass die Quantenkommunikation wegen technischer Einschränkungen nur in ausgewählten Szenarien (zum Beispiel Telekommunikations-Backbones) denkbar sei, und es derzeit vor allem keine Ende-zu-Ende-Sicherheit biete. Grundsätzlich beruhe die Sicherheit der Quantenkommunikation aber auf physikalischen Grundprinzipien, die durch keinen noch so leistungsfähigen Rechner überwunden oder umgangen werden könnten. Mit einem vollständig Ende-zu-Ende-verschlüsselten quantengesicherten Netzwerk wird daher nach Ansicht der Bundesregierung erstmals eine Netzwerk-Infrastruktur geschaffen werden, die eine langfristig nachhaltige - und von der Entwicklung von Super- oder Quantencomputern unabhängige - Datensicherheit ermöglicht.

Nach Ansicht der Bundesregierung ist die Sicherheit der meisten aktuell als sicher geltenden Netzwerke, die auf komplexen Algorithmen basiert, durch die technologischen Fortschritte der verfügbaren Quantencomputer entscheidend bedroht. Die extrem hohe Leistungsfähigkeit dieser neuartigen Rechner werde es künftig ermöglichen, den Schutz der derzeit gängigen Verschlüsselungsmethoden zu überwinden. Auch jetzt könnten bereits verschlüsselte Übertragungen abgehört und gespeichert werden, um diese mit einem zukünftigen Quantencomputer zu entschlüsseln.

Handlungsbedarf sieht die Bundesregierung jetzt zunächst für Anwendungen, die Informationen mit langen Geheimhaltungsfristen und hohem Schutzbedarf verarbeiten. Hier bestehe die Gefahr, dass verschlüsselte Daten auf Vorrat gesammelt und in der Zukunft mit Hilfe eines Quantencomputers entschlüsselt werden könnten. Das Handling sei allgemein bekannt als »store now, decrypt later«-Szenario.