Luft- und Raumfahrt & Verteidigung
QKD-Protokolle
Algorithmen mit höherer Effizienz für die Kommunikation über quantensichere Glasfaser- oder Laserkanäle. Schlüsselverteilung mit physikalisch garantierter Unverletzlichkeit.
Was ist QKD?
Bei der Quantenschlüsselverteilung (QKD) werden die Gesetze der Quantenphysik genutzt, um kryptografische Schlüssel zu verteilen, die die Unverletzbarkeit der Kommunikation gewährleisten. Jeder Versuch, den Schlüssel abzufangen, verändert den Quantenzustand der übertragenen Photonen, wodurch der Angriff sofort erkennbar wird.
Das Problem
Kein Kanal ist wirklich unantastbar
Die klassische Kryptografie beruht auf rechnerischen Annahmen: Ändern sich diese Annahmen, ändert sich auch die Vertraulichkeit. Selbst das BB84-Protokoll weist, obwohl es wegweisend ist, in der Praxis Einschränkungen hinsichtlich der Schlüsselrate, der Rauschtoleranz und der effektiven Reichweite bei realen Einsätzen auf.
Die Lösung
Sicherheit, die durch die Physik und nicht durch die Mathematik gewährleistet wird
Die quantenbasierte Schlüsselverteilung ermöglicht es, jeden Abhörversuch aufzudecken, da die Messung eines Quantenzustands diesen stört. Fortgeschrittenere Protokolle als BB84, wie beispielsweise Decoy-State, CV-QKD oder MDI-QKD, verbessern die Robustheit, die Leistung und die in realen Netzwerken erreichbare Entfernung.
Was wir entwickeln
- Algorithmen für Glasfaserkanäle
- Wir erforschen Algorithmen zur Kanalschätzung, Synchronisation, Informationsabgleichung und Datenschutzverstärkung für QKD-Systeme über Glasfaser. Unser Ansatz konzentriert sich vorrangig auf die Entwicklung und Erforschung von Protokollen, die im Vergleich zu BB84 eine bessere praktische Leistung hinsichtlich Geheimhaltungsrate, Verlusttoleranz und Betrieb auf städtischen und überregionalen Verbindungen aufweisen.
- QKD-Protokolle für Laserverbindungen
- Wir erforschen QKD-Protokolle für optische Freiraumkanäle und Laserverbindungen mit hoher Richtwirkung. Diese Konzepte zielen darauf ab, Stabilität, photonische Effizienz und Reichweite zu maximieren, wobei atmosphärische Effekte, dynamische Ausrichtung und Kanalschwankungen berücksichtigt werden.
- Integration in die kryptografische Infrastruktur
- Wir ermöglichen die Integration von QKD-Systemen in herkömmliche kryptografische Plattformen, einschließlich Schlüsselverwaltung, Schnittstellen zu HSMs, Datenverkehrverschlüsselung und hybriden Architekturen mit postquanter Kryptografie. Dies ermöglicht die Einbindung von Quantensicherheit in bestehende Betriebsinfrastrukturen.
- Mehrknoten-QKD-Netzwerke und Quantenmanagement
- Wir implementieren QKD-Architekturen mit mehreren Knoten, die Funktionen für die Schlüsselweiterleitung, die Koordination zwischen den Verbindungen, die Leistungsüberwachung und die zentralisierte Verwaltung von Quantenressourcen umfassen. Ziel ist es, skalierbare, interoperable und experimentell überprüfbare Netzwerke zu ermöglichen, die über Punkt-zu-Punkt-Konfigurationen hinausgehen.
Anwendungsbereiche
- QKD-Lösungen sind besonders nützlich in Bereichen, in denen Vertraulichkeit und Ausfallsicherheit von entscheidender Bedeutung sind, wie beispielsweise in den Bereichen Verteidigung, Regierung, Finanzen, Telekommunikation, Energie und Gesundheitswesen. Die fortschrittlichen Protokolle, die robuster und effizienter sind als BB84, ermöglichen zudem den Einsatz in realen Glasfasernetzen und optischen Verbindungen mit größerer Reichweite.
- Vertrauliche Informationen aus den Bereichen Verteidigung und Militärkommunikation
- Regierungsnetzwerke und nationale Nachrichtendienste
- Kritische Infrastruktur und SCADA-Netzwerke
- Hochsichere Telekommunikations-Backhaul-Verbindung
- Hochsichere Telekommunikations-Backhaul-Verbindung
- Luft- und Raumfahrt, Satelliten und Boden-Raum-Verbindungen
- Finanzdatenzentren und Zentralbanken
Warum sollte man sie jetzt einführen?
01/
Uneingeschränkte Sicherheit, nicht rechnergestützt
Die Sicherheit von QKD hängt nicht von der mathematischen Schwierigkeit eines Problems ab, sondern von den Gesetzen der Quantenmechanik, die an sich nicht ohne Spuren zu hinterlassen verändert werden können. Dies macht sie zu einer strategisch wichtigen Technologie angesichts künftiger Fortschritte in der Informatik, einschließlich des Quantencomputings.
02/
Sofortige Erkennung von Abhörversuchen
In einem QKD-System führt jeder Versuch, den Kanal zu messen oder zu kopieren, zu nachweisbaren und beobachtbaren Störungen. Dadurch lassen sich Angriffe in Echtzeit erkennen, die Schlüsselprotokolle zurücksetzen und sicherstellen, dass nur Schlüssel verwendet werden, die unter überprüfbaren Sicherheitsbedingungen generiert wurden.
03/
Kompatibel mit bestehenden Glasfasernetzen
Moderne QKD-Implementierungen lassen sich in bereits vorhandene optische Infrastrukturen integrieren, insbesondere in städtischen und Backbone-Umgebungen. Dies senkt die Einführungshürden und erleichtert einen schrittweisen Übergang zu widerstandsfähigeren kryptografischen Architekturen.
04/
Das Quantenrennen zwischen den Bundesstaaten hat bereits begonnen
Regierungen, Betreiber und Forschungszentren investieren bereits in sichere Quantenkommunikation als strategische Kompetenz. Durch die frühzeitige Einführung dieser Technologien können bereits vor ihrer breiten Einführung Fachwissen, Infrastruktur und technologische Souveränität aufgebaut werden.
