Satellitennutzlasten für Quantenverschlüsselung

Satellitennutzlasten für Quantenverschlüsselung
Die sichere und schnelle Kommunikation ist ein Grundbaustein für die Weiterentwicklung unserer Gesellschaft. Daher wurden hohe Standards zur Verschlüsselung von Daten entwickelt. Mit dem Einsatz von Quantencomputern sind klassische Verfahren zur Verschlüsselung von Daten als sichere Technologie gefährdet und erfordern die Entwicklung von neuen Verschlüsselungstechnologien, die sich durch eine hohe Sicherheit und Leistungsfähigkeit auszeichnen.
Die höchstmögliche Sicherheit bieten Verschlüsselungsverfahren, die auf Quanteneffekten beruhen. Das Verfahren nennt sich Quantum Key Distribution (QKD). Ein Szenario zur Erzeugung von Schlüsseln dieser Art ist die Verbreitung von Einzelphotonenströmen per Satellit oder Glasfaser und die Generierung der Schlüssel aus diesen Photonenströmen bei den entsprechenden Kommunikationspartnern. Die glasfasergebundene Verteilung ist in ihrer Reichweite wegen zu hoher Dämpfungsverluste und dem Fehlen von effizienten Quanten-Repeatern limitiert. Satelliten können dagegen jeden Teil der Erde erreichen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wie funktioniert das Verschlüsselungsverfahren?

Kommunikationspartner empfangen die von Satelliten ausgesandten Photonenströme und speichern die Informationen zu den Eigenschaften der Photonen und zum verwendeten Messverfahren ab. Die Schlüssel generiert jeder Partner bei sich vor Ort. Dazu werden Informationen über das jeweilige Messverfahren jedes einzelnen Photons ausgetauscht. Das Besondere ist, diese Information ist für jeden weiteren eventuellen Zuhörer wertlos. Die Kommunikationspartner können jedoch genau mit diesem Datenaustausch die identischen Schlüssel bei sich erzeugen.
Es haben sich zwei Protokolle zur Erzeugung von QKD Schlüsseln in den vergangenen Jahren etabliert. Das BB84 und das BBM92 Protokoll.

  • Das BB84 Protokoll beruht auf der Erzeugung von Einzelphotonenströmen mit Laserpulsen.
  • Das BBM92 Protokoll benutzt verschränkte Photonen.

Die Leistungsfähigkeit jedes QKD Systems wird durch die bei den Kommunikationspartnern erzielte Schlüsselrate bestimmt. Das heißt, wie viele Schlüssel mit welcher Komplexität können erzeugt werden.

  • MO-SPACE wird hochleitungsfähige Quantenquellen mit großer Schlüsselrate für das BB84 Protokoll entwickeln, zusammenbauen und testen.
  • MO-SPACE ist die erste Firma weltweit, die Satellitennutzlasten für beide Verschlüsselungsverfahren anbietet.