Die Forschungsinitiative QuNET hat am 28. Oktober 2026 in Berlin ihr letztes Schlüsselexperiment vorgeführt, nach Angaben der Beteiligten das größte der gesamten Laufzeit. Bundesforschungsministerin Dorothee Bär schaltete dabei regionale Teilnetze aus Bayern, Thüringen und Berlin zu einem gemeinsamen, ausdrücklich experimentellen Netz für Quantenkommunikation zusammen. Darüber liefen fiktive Gesundheitsdaten, abgesichert mit Schlüsseln aus der Quantenschlüsselverteilung (Quantum Key Distribution, QKD). Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) fördert QuNET seit 2019 mit insgesamt 125 Millionen Euro. Mit der Vorführung geht die rund siebenjährige Forschungsphase zu Ende.

So lief die Abschlussdemonstration

Zunächst nahmen Landespolitiker ihre regionalen Teilnetze in Betrieb: Bayerns Ministerpräsident Markus Söder in Erlangen, Thüringens Ministerpräsident Mario Voigt in Erfurt und der Regierende Bürgermeister Kai Wegner in Berlin. Laut DLR waren die Ländervertreter digital zur Veranstaltung in Berlin zugeschaltet. Sachsen war durch Babett Gläser vertreten, Abteilungsleiterin Forschung im sächsischen Wissenschaftsministerium; einen sächsischen Netzstandort nennen die Mitteilungen allerdings nicht. Die Länder hatten mit eigenen Initiativen lokale Forschungsinfrastruktur für Quantenkommunikation aufgebaut, auf der das länderübergreifende Netz aufsetzt. Anschließend gab Bär in Berlin den Startschuss für die Zusammenschaltung.

Als Anwendungsfall wählten die Forschenden ein Szenario aus dem Gesundheitswesen: Fiktive Apothekenabrechnungen gingen vom Universitätsklinikum Jena über die DATEV bis zur Bundesdruckerei, „quantengesichert“, wie es in der Mitteilung heißt. Die technische Leitung lag beim Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL) und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), wissenschaftlicher Leiter war der Erlanger Physiker Christoph Marquardt. Das Team verband unterschiedliche Quantenkryptografie-Systeme zu einem Netz. Übertragen wurde über herkömmliche Glasfasernetze, denn QuNET sollte nicht nur Komponenten entwickeln, sondern auch klären, wie sich Quantenkommunikation in vorhandene Infrastruktur einfügen lässt.

„Die Zukunft der Quantenkommunikation wird durch eine hybride, quantengesicherte Infrastruktur aus Glasfasernetzen, Freistrahlnetzen und Satellitennetzen bestimmt“, sagte QuNET-Sprecher Andreas Tünnermann, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena. Das Abschlussexperiment zeige, dass unterschiedliche Systeme und regionale Netze gemeinsam funktionieren.

Symbolbild: kleiner Chip mit einem Einzelphotonendetektor aus supraleitenden Nanodrähten, fotografiert auf Schnee

Bild: Symbolbild – Einzelphotonendetektor-Chip des NIST. Solche Detektoren gehören zu der Spezialhardware, die QKD-Systeme benötigen; QuNET+-Projekte haben unter anderem an Detektormodulen gearbeitet. Foto: National Institute of Standards and Technology, gemeinfrei, via Wikimedia Commons

Was die Mitteilungen offenlassen

Zentrale technische Angaben fehlen in den Veröffentlichungen der Projektpartner. Sie nennen weder Streckenlängen noch Schlüsselraten, Protokolle oder die Hersteller der eingesetzten Systeme. Offen bleibt auch, wie die Teilnetze in Erlangen, Erfurt und Berlin über mehrere hundert Kilometer miteinander verbunden waren. Das ist mehr als ein Detail: Ein Quantensignal lässt sich in der Glasfaser nicht wie ein klassisches Signal verstärken, und die Verluste wachsen exponentiell mit der Strecke. Kommerzielle QKD-Systeme überbrücken laut einem Positionspapier des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) und europäischer Partnerbehörden typischerweise rund 100 Kilometer.

Für längere Distanzen braucht es Vertrauensknoten (Trusted Nodes), zwischen denen jeweils eigene Schlüssel vereinbart werden. Diese Knoten kennen die Schlüssel und müssen entsprechend physisch abgesichert werden. Eine durchgehende Ende-zu-Ende-Sicherheit ist mit glasfaserbasierter QKD über große Entfernungen derzeit nicht erreichbar. Quantenrepeater, die das ändern könnten, sind laut dem Positionspapier noch Gegenstand der Grundlagenforschung.

Abhörsicher – aber nicht bedingungslos

Das Prinzip der QKD: Sender und Empfänger tauschen Lichtquanten aus, deren Zustand sich bei einer Messung verändert. Ein Lauscher hinterlässt deshalb Spuren, die beide Seiten bemerken, wenn sie einen Teil ihrer Messwerte vergleichen. Anders als bei RSA oder elliptischen Kurven hängt die Sicherheit nicht an Rechenproblemen, die ein künftiger Quantencomputer lösen könnte. Daraus folgt aber nicht, dass jede Übertragung über ein solches Netz grundsätzlich unangreifbar wäre. Die Sicherheitsgarantien gelten für ein theoretisches Modell, reale Geräte weichen davon ab. Kommerzielle Systeme ließen sich in der Vergangenheit etwa über ihre Detektoren angreifen. Zudem braucht QKD einen klassisch authentisierten Kanal, und die eigentlichen Daten werden in der Praxis mit herkömmlichen Verfahren wie AES verschlüsselt, weil die Schlüsselraten für ein beweisbar sicheres One-Time-Pad meist nicht ausreichen.

Das BSI, die französische ANSSI sowie Sicherheitsbehörden aus den Niederlanden und Schweden halten QKD deshalb derzeit nur in Nischen für einsetzbar. Sie raten vorrangig zur Umstellung auf Post-Quanten-Kryptografie, also auf neue mathematische Verfahren, die auf gewöhnlicher Hardware laufen. Die US-amerikanische NSA empfiehlt QKD für Systeme der nationalen Sicherheit nicht. QuNET selbst nennt als erste praktische Anwendung die quantengesicherte Vernetzung etwa von Behörden.

Sieben Jahre, fünf Schlüsselexperimente

Zum Kernkonsortium gehörten neben MPL und FAU das Fraunhofer IOF, das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI in Berlin und das Institut für Kommunikation und Navigation des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Die Berliner Vorführung trägt die Bezeichnung SE4. Vorausgegangen waren:

  • 2021, Bonn (SE0): eine quantengesicherte Videokonferenz zwischen Bundesforschungsministerium und BSI im Regierungsviertel, über wenige hundert Meter.
  • 2023, Jena (SE1): ein Ad-hoc-Metronetz, das Freistrahl- und Glasfaserstrecken zu einer hybriden Quantenverbindung kombinierte.
  • 2024, Berlin (SE2): ein Netz mit mehreren Standorten und Teilnehmern, laut Ministerium mit 125 Kilometern Glasfaser und zusätzlichen Freistrahlstrecken; beteiligt waren unter anderem Deutsche Telekom, Bundesdruckerei und Humboldt-Universität.
  • 2025, Oberpfaffenhofen/Erlangen (SE3): ein DLR-Forschungsflugzeug vom Typ Dornier 228 als mobiler Netzknoten, das bei Flügen über Erlangen einzelne Photonen zu einer mobilen Bodenstation des Fraunhofer IOF schickte.

Parallel entwickelten Unternehmen und Forschungseinrichtungen seit 2022 in zwölf QuNET+-Projekten Bausteine für künftige Netze: von Detektormodulen und Laserquellen über Datennachbearbeitung, optisches Routing und Schlüsselmanagement bis zu Testlaboren und optischen Bodenstationen, etwa in Oberpfaffenhofen und Jena. Die Industriepartner arbeiten außerdem an standardisierten Schnittstellen für Schlüsselmanagementsysteme und an Methoden, um Quantenkommunikationstechnik zu prüfen und zu zertifizieren.

Wie es weitergeht

Nach dem Ende der Forschungsphase sollen die Ergebnisse in Deutschland wirtschaftlich genutzt werden. Tünnermann verweist auf Patente und mehrere Start-ups, die Entwicklungen aus der Initiative in marktfähige Produkte überführen; Namen nennt die Mitteilung nicht. Bär erklärte, nun gehe es darum, die Forschung schnell in die breite Anwendung zu bringen. Einen Zeitplan für ein dauerhaft betriebenes Netz nennen weder Ministerium noch Projektpartner.

Die Demonstration zeigt vor allem, dass unterschiedliche QKD-Systeme in vorhandener Glasfaser zu einem Netz zusammenwachsen können. Ob sich der Aufwand außerhalb solcher Testnetze lohnt, hängt von den bekannten Grenzen der Technik ab: Reichweite, Vertrauensknoten, Kosten und die Frage, wie gut sich die Geräte gegen Angriffe auf ihre Hardware prüfen lassen.

Quellen

Bildnachweis