AIT Quantenverschlüsselungs-Technik für hochsichere Behördenkommunikation

Am 23. Februar 2023 demonstrierten das AIT Austrian Institute of Technology und der Konsortialpartner X-Net Services GmbH gemeinsam mit dem Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) als Early Adopter die Zukunft hochsicherer Behördenkommunikation auf Basis der modernsten Kommunikations- und Verschlüsselungstechnologie der Welt. Im Rahmen einer Livedemonstration wurden Nachrichten über einen Chat zwischen dem AIT und dem BMK ausgetauscht. Die Verschlüsselung dieser Daten-Kommunikation erfolgte technologisch mit Quanten-gesicherter Kryptografie. Diese ermöglicht die Erzeugung einer sehr hohen Anzahl verschiedener hochsicherer und unabhängiger Schlüssel und erreicht damit eine wesentlich höhere Abhörsicherheit sowohl für Ende-zu-Ende gesicherte Datenkommunikation als auch für Datenverarbeitung. Vor dem Hintergrund künftig eingesetzter Quantencomputer ist dies eine wichtige Zukunftstechnologie, um die Datensouveränität in Österreich und in Europa nachhaltig sicherzustellen. Die Entwicklungsaktivitäten rund um diese zu Testzwecken aufgebaute Kommunikationsinfrastruktur zwischen den beiden genannten Akteuren, als auch die Technologieevaluierung der Quantenverschlüsselung im Zusammenspiel mit kommerziellen Systemen erfolgten im Projekt „QKD4GOV - Sicherung von Behördendaten mittels quanten-sicherer Kryptographie“ (Detailinformationen sind hier zu finden). Das Projekt adressiert die Übermittlung vertraulicher Informationen zwischen Behörden in verschiedenen Einsatzszenarien und wird im KIRAS Förderprogramm für Sicherheitsforschung des BMF finanziert.

Désirée Ehlers, Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK), Abt. III/5 – Schlüsseltechnologien für industrielle Innovation: „Dort, wo die österreichische Spitzenforschung zu anwendungsorientierten Entwicklungen führt, braucht es ein innovatives und nachhaltiges Kooperationsökosystem aus Forschung, Wirtschaft und Verwaltung. Deshalb beteiligt sich das BMK als assoziierter Partner aktiv an innovativen Quantentechnologieprojekten für eine sichere und gewinnbringende Anwendung von österreichischem Knowhow und leistet einen zukunftsorientierten Beitrag zur angestrebten Daten- und Technologiesouveränität Österreichs.“

Helmut Leopold, Head of AIT Center for Digital Safety & Security: „Das AIT hat sich erfolgreich als wichtiger Know-How und Technologielieferant in der EU für das künftige hochsichere europäische Kommunikationsnetz etabliert. Die Kooperation mit der öffentlichen Hand ist eine sehr wichtige Grundvoraussetzung für die Entwicklung eines Wirtschaftsökosystems und damit für die internationale Etablierung von High-Tech Made in Austria.“

Nikolaus Dürk, Gründer und Geschäftsführer X-Net Services GmbH: „Es ist eine Frage der Zeit, bis herkömmliche Verschlüsselung nicht mehr ausreicht, um sensible Daten und Daten-Kommunikation ausreichend abzusichern. Wir arbeiten daran, dass neue Technologien wie Quantenkryptographie nicht nur im Labor einsatzfähig werden, sondern reale Anwendungen entstehen, die einen Europäischen Standard setzen.“

Ausschlaggebender Faktor für diesen High-Tech Erfolg im Bereich der Digitalisierung mit Spitzentechnologie aus Österreich war die langjährige Finanzierung der Grundlagenforschung durch die öffentliche Hand. Basierend auf der dadurch folgenden bahnbrechenden Forschungsarbeit von Professor Anton Zeilinger fokussierte sich das AIT bereits sehr früh auf die Industrialisierung der wissenschaftlichen Erkenntnisse im Bereich der Quantenkommunikation. So gilt die größte anwendungsorientierte Forschungseinrichtung Österreichs dadurch heute international als Spezialist für terrestrische und satellitenbasierte Quantenkryptographie. Das AIT ist treibender Akteur und Koordinator großer europäischer Forschungsprojekte, wie etwa im konkurrenzstarken europäischen "Quantum Flagship" Programm, das die Entwicklung von Quantentechnologien für den Massenmarkt zum Ziel hat. Dies nicht zuletzt deshalb, da die Miniaturisierung der Technologie für eine breite industrielle Anwendbarkeit eine wesentliche Voraussetzung ist, wodurch dieser Entwicklungsschritt bis zuletzt einen zentralen Schwerpunkt in der Arbeit der AIT Quanten-Forscher:innen darstellte.

Wichtiger Beitrag für die Industrialisierung hochsicherer Quantenverschlüsselung

Nachdem auch dieser Meilenstein erreicht wurde, indem die für die Quantenverschlüsselung notwendigen optischen Setups voll funktionsfähig auf die Größe von 2x4 mm großen Chips realisiert werden konnten und die Technologie damit heute industriell einsatzbereit ist, erfolgen nun – auf dem Weg zur Errichtung eines Quantenkommunikationsnetzwerks in ganz Europa – laufend Feldversuche mit verschiedenen europäischen Akteuren aus Wirtschaft, Industrie und öffentlicher Hand im Rahmen der Europäischen EuroQCI (European Quantum Communication Infrastructure) Initiative. In diesem Kontext koordiniert das AIT das durch die EU sowie durch Mittel des nationalen „Fonds Zukunft Österreich“ geförderte Projekt QCI-CAT, das den Aufbau einer Quantenkommunikationsinfrastruktur für hochsichere behördliche Anwendungen in der EU vorantreibt und konkrete Anwendungen in Österreich umsetzt. Weiters ist das AIT federführend an dem von der Deutschen Telekom geleiteten Projekt PETRUS, in dem der Aufbau der EU-weiten hochsicheren Kommunikationsinfrastruktur EuroQCI koordiniert wird. Hier soll in den nächsten zehn Jahren ein europäischer Cyber-Schutzschild auf Basis einer Quantenkommunikationsinfrastruktur, bestehend aus terrestrischen und satellitengestützten Lösungen, errichtet werden. Diese EU Initiativen mit der starken Unterstützung von österreichischem Know-How und Technologien ist ein wichtiger Beitrag zur nachhaltigen Sicherstellung der EU Datensouveränität im globalen Kontext.

Österreichische Quantentechnologien im Weltraum

Mit an Bord sind die Technologien des AIT auch beim aktuellen EU-Vorhaben zum Aufbau eines europäischen Satellitenkommunikationsnetzes für verschlüsseltes Internet namens IRIS2 (Infrastructure for Resilience, Interconnectivity and Security by Satellite), das die Glasfaser-basierten terrestrischen EuroQCI-Netze ergänzt: In den kommenden Jahren sollen dazu bis zu 170 Satelliten in eine Erdumlaufbahn geschossen werden. Vorrangiges Ziel ist es, die Autonomie im Weltraum zu stärken und dadurch Alternativen zu Initiativen wie etwa Starlink zu schaffen, die z.B: beim Katastrophenschutz oder bei Hilfseinsätzen wesentlich sind. Zudem sollen infrastrukturell ungenügend versorgte Regionen wie Afrika oder die Arktis angebunden werden. Um die Sicherheit des Datenverkehrs zu gewährleisten, werden auch hier Methoden der Quantenverschlüsselung integriert. Investiert werden in einem public-private-partnership-Modell mehr als sechs Mrd. Euro.