{"id":493,"date":"2023-07-28T07:23:34","date_gmt":"2023-07-28T05:23:34","guid":{"rendered":"https:\/\/hsnordhausen.artemis.wpspace.me\/science-blog\/?p=493"},"modified":"2025-01-21T12:13:55","modified_gmt":"2025-01-21T11:13:55","slug":"meilenstein-im-innovativen-forschungsprojekt-carbomass-erreicht-kann-eine-regionale-und-kreislauffaehige-loesung-zur-wiederverwertung-von-klaerschlamm-gefunden-werden","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.hs-nordhausen.de\/science-blog\/meilenstein-im-innovativen-forschungsprojekt-carbomass-erreicht-kann-eine-regionale-und-kreislauffaehige-loesung-zur-wiederverwertung-von-klaerschlamm-gefunden-werden\/","title":{"rendered":"Quantenkommunikation auf dem Vormarsch: Sicherheit im digitalen Zeitalter"},"content":{"rendered":"\n

von Prof. Dr. Thomas H\u00fchn, Hochschule Nordhausen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Notwendigkeit von Quantenkommunikation<\/h3>\n\n\n\n

Die steigende Nachfrage nach digitalen Kommunikationsnetzen mit h\u00f6herer Bandbreite und dichteren Netzwerken erfordert effiziente und sichere Kommunikationskan\u00e4le. Die gegenw\u00e4rtige Infrastruktur ist anf\u00e4llig f\u00fcr Hacker-Angriffe und ben\u00f6tigt dringend Verbesserungen. Die Netzinfrastruktur von Internetdienstanbietern (ISP) ist aufgrund mangelnder Sicherheitstechnologien nicht in der Lage, eine garantierte und akzeptierte Sicherheit bei der Daten\u00fcbertragung, kryptografischen Schl\u00fcsselverteilung und Zufallszahlengenerierung zu gew\u00e4hrleisten. In einer zunehmend digitalisierten Gesellschaft ist die Sicherheit von Kommunikationssystemen jedoch von entscheidender Bedeutung.<\/p>\n\n\n\n

Quantenkommunikation ist eine zukunftsweisende Schl\u00fcsseltechnologie<\/h3>\n\n\n\n

Der digitale Fortschritt, insbesondere die Quantenschl\u00fcsselverteilung (Quantum Key Distribution, QKD), erm\u00f6glicht den \u00dcbergang von mathematischen kryptografischen Methoden zur garantierten Sicherheit durch grundlegende physikalische Prozesse der Quantenmechanik. Trotzdem werden solche Anwendungen der Quantenkommunikation in den bestehenden Telekommunikationsnetzen noch nicht ausreichend genutzt. Die Integration und langfristige Stabilit\u00e4t solcher Technologien erfordern einen effizienten Technologietransfer, insbesondere bei der Nutzung von temperatur- und windlastabh\u00e4ngigen Glasfaserstrecken \u00fcber Freileitungen, die in IKT[1]<\/sup><\/a>-Providernetzen \u00fcblich sind.<\/p>\n\n\n\n

Quantenkommunikation: Made in Th\u00fcringen<\/h3>\n\n\n\n

Auf europ\u00e4ischer Ebene wird derzeit eine Quantenkommunikationsinfrastruktur (EuroQCI[2]<\/sup><\/a>)  etabliert, die sich \u00fcber die gesamte EU erstreckt. Die Hochschule Nordhausen wirkt in zwei europ\u00e4ischen Forschungsprojekten im Bereich Quantenkommunikation mit, die unterschiedliche Zielrichtungen verfolgen:  Das Projekt Q-Fiber[3]<\/sup><\/strong><\/sup><\/a><\/strong> hat das technologische Ziel, die mit heutiger klassischer Technologie notwendige parallele Quanten Fiber Infrastruktur auf einer gemeinsamen IKT und QKD Fiber zu vereinen, indem Hohlkernfasern statt klassischer Single Mode Faser zum Einsatz kommen, mit grundlegend unterschiedlichen Materialeigenschaften.  Q-Fiber konzentriert sich bei der wissenschaftlichen Analyse auf die physikalische Ebene neuer Hohlkernfasern sowie deren Ausbringung im Betrieb und deren Performance.<\/p>\n\n\n\n

Demgegen\u00fcber setzt das Projekt Q-net-Q[4<\/sup><\/strong><\/sup>]<\/strong><\/a><\/strong> auf die klassische Single Mode Fiber Infrastruktur f\u00fcr QKD und f\u00fcr IKT Daten\u00fcbertragung Dabei konzentriert sich das Projekt auf die Integration und das Management von QKD Komponenten in vorhandene Internet-Infrastrukturen. Das beinhaltet auch das Schnittstellendesign f\u00fcr den Multi-User-Schl\u00fcsselaustausch und ein offenes standardisiertes IKT-Netzwerkmanagement. Das Projekt Q-net-Q ist ein EU-gef\u00f6rdertes Verbundforschungsprojekt mit nationaler Kofinanzierung des Bundesministeriums f\u00fcr Bildung und Forschung, das unter Leitung der Hochschule Nordhausen und mit Beteiligung des Fraunhofer IOF durchgef\u00fchrt wird. Das F\u00f6rdervolumen betr\u00e4gt 11,8 Mio. EURO. Der Startschuss f\u00fcr die F\u00f6rderung fiel am 1.3.2023.<\/p>\n\n\n\n

Die Quantenkommunikationstechnologie wird bei Q-net-Q genutzt, um einen zuverl\u00e4ssigen und sicheren Kommunikationskanal zwischen verschiedenen Einrichtungen wie Beh\u00f6rden, kritischen Infrastrukturen, dem Milit\u00e4r und \u00f6ffentlich genutzten Infrastrukturen wie eHealth, Datenzentren und herk\u00f6mmlichen Kommunikationsnetzen aufzubauen. Das Projekt hat zwei Hauptziele: Erstens, die Integration von Quantenkommunikation (QKD) in bestehende deutsche Internetstrukturen und zweitens, die Entwicklung von Anwendungsf\u00e4llen f\u00fcr QKD in verschiedenen Szenarien.<\/p>\n\n\n\n

In Bezug auf die wissenschaftlichen Aspekte des Projekts wird untersucht, wie verschiedene Protokolle neben QKD in Hardware und Software implementiert werden k\u00f6nnen, um den Feldversuch flexibler zu gestalten. Es werden auch Schnittstellen und Standards erforscht, um QKD-Hardware sicher in bestehende IKT-Kommunikationsnetze zu integrieren.<\/p>\n\n\n\n

Das Projekt umfasst vier verschiedene Feldversuche, die verschiedene Anwendungsf\u00e4lle von QKD in st\u00e4dtischen und l\u00e4ndlichen Gebieten sowie in Rechenzentren abdecken. Es wird auch eine Langstreckenverbindung zwischen Berlin und Frankfurt untersucht, um die Sicherheit des Internet-Routings zu verbessern.<\/p>\n\n\n\n

Der konkrete Anwendungsfall<\/h3>\n\n\n\n

Ein konkreter Anwendungsfall der Quantenkommunikation ist ebenfalls bereits ausgemacht: Da viele l\u00e4ndliche Gebiete h\u00e4ufig unter einem erheblichen Mangel an (Fach-)\u00c4rztinnen und \u00c4rzten leiden, kann ein schnellerer und vertraulicher Austausch von Patientendaten zwischen st\u00e4dtischen und l\u00e4ndlichen Regionen die medizinische Versorgung k\u00fcnftig nicht nur bequemer und effizienter gestalten, sondern im Ernstfall sogar Leben retten. In diesem Zusammenhang wird die Gemeinde Sundhausen in Th\u00fcringen als beispielhafte l\u00e4ndliche Region an die neue Glasfaser-Teststrecke angeschlossen.<\/p>\n\n\n\n

Die ersten praktischen Anwendungsf\u00e4lle f\u00fcr den neuen Streckenabschnitt zwischen Sundhausen und dem Universit\u00e4tsklinikum Jena konzentrieren sich einerseits auf die Nachbetreuung von Post-COVID-Patienten nach einem station\u00e4ren Klinikaufenthalt und andererseits auf die neurologische Fr\u00fcherkennung durch digitale Tests, wie beispielsweise die Erkennung von Demenz.<\/p>\n\n\n\n

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[1]<\/sup><\/a> IKT steht f\u00fcr Informations- und Kommunikationstechnologie und umfasst die Technologien und Systeme, die Informationen sammeln, verarbeiten, speichern, \u00fcbertragen und den Austausch von Daten und Kommunikation zwischen Menschen und Ger\u00e4ten erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n

[2]<\/sup><\/a> https:\/\/digital-strategy.ec.europa.eu\/de\/policies\/european-quantum-communication-infrastructure-euroqci<\/a><\/p>\n\n\n\n

[3]<\/sup><\/a> https:\/\/www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de\/projekte\/q-fiber<\/a><\/p>\n\n\n\n

[4]<\/sup><\/a> https:\/\/www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de\/projekte\/q-net-q<\/a><\/p>\n\n\n

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