Jena/Erfurt. Partner des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik haben erstmals erfolgreich Quantenschlüssel auf einer 75 Kilometer langen Strecke zwischen Jena und Erfurt ausgetauscht.

Es ist ein Meilenstein für die Erforschung der hochsicheren Quanten-Kommunikation in Thüringen und Deutschland: Wie das Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) in Jena mitteilt, ist es erstmals gelungen, auf einer Teststrecke zwischen Jena und Erfurt über eine Distanz von 75 Kilometern erfolgreich Quantenschlüssel über Glasfaser auszutauschen. Mehr als 300.000 sogenannte Quanten-Keys wurden dafür in einem Zeitraum von zehn Tagen zwischen den beiden Thüringer Städten testweise verschickt.

Bereits im Frühjahr dieses Jahres war die Teststrecke, die von Mitteln des Landes gefördert wurde, fertiggestellt und mit den jüngsten Testläufen erfolgreich in Betrieb genommen worden. Sie verbindet das IOF in Jena mit dem Fraunhofer Zentrum für Mikroelektronische und Optische Systeme für die Biomedizin (MEOS) in Erfurt.

Thüringen soll Quanten-Knotenpunkt in Deutschland werden

Laut IOF-Pressesprecherin Desiree Haak zeigte sich Thüringens Wirtschaftsminister Wolfgang Tiefensee (SPD) über die Inbetriebnahme hocherfreut: "Thüringen ist einer der führenden Standorte im Bereich der Quantenkommunikation. Als Land investieren wir seit Jahren gezielt in den Ausbau dieser Kompetenzen. Die Teststrecke ist ein weiterer wichtiger und sehr konkreter Schritt in diese Richtung. Sie wird zum Ausgangspunkt für eine sichere Quanten-Kommunikationsinfrastruktur in ganz Deutschland. Thüringen wird darin mit seinen Forschungseinrichtungen und Unternehmen einen zentralen Knotenpunkt bilden."

Erster erfolgreicher Quantenschlüssel-Austausch

Mit der Quantum Optics Jena GmbH ist es nun erstmals gelungen, die Quantenschlüssel erfolgreich auf der Teststrecke auszutauschen. 2020 hatte sich das junge Start-up aus dem Fraunhofer-Institut ausgegründet und entwickelt seither Plug-in Lösungen für die Quantenkommunikation. "Wir freuen uns riesig über den erfolgreichen Testlauf", sagt Dr. Kevin Füchsel, CEO der Quantum Optics Jena. "Wir sind aber auch dem Fraunhofer IOF dankbar für die Möglichkeit, unser System unter Alltagsbedingungen zu erproben. Auf diese Weise fördern wir gemeinsam einen Transfer von Wissenschaft hinein in die Wirtschaft und den praktischen Alltag von Anwenderinnen und Anwendern."

Für die Kolleginnen und Kollegen von Quantum Optics Jena hielt der erste Versuch auf der Teststrecke direkt spannende Ergebnisse parat: "Wir sehen, dass das System anders im realen Feld arbeitet als im Labor", führt Füchsel weiter aus. "Im Labor übertragen wir bei vergleichbaren Verlusten mit rund 300 bit pro Sekunde. Das ergibt 1 Verschlüsselungskey pro Sekunde. Im Feld sind wir bei ungefähr 200 bit, also etwas weniger. Ein Key ist dabei 256 bit lang und kann damit fast jede Sekunde für die kryptografische Absicherung (Ver- und Entschlüsselung) der übertragenen Informationen erneuert werden. Gerade diese schnelle, abhörsichere und automatisierte Schlüsselerneuerung zeichnet die Quantenschlüsselverteilung gegenüber etablierten Verfahren aus."

Um die aus dem ersten Testlauf gewonnenen Ergebnisse weiter zu vertiefen und ihre Lösungen weiterzuentwickeln, plant die Quantum Optics Jena in naher Zukunft einen zweiten Testlauf.