Swisscom und deutsches Start-up testen Quantum-Security-Lösung

Quelle: Swisscom und deutsches Start-up testen Quantum-Security-Lösung | heise online

Swisscom und deutsches Start-up testen Quantum-Security-Lösung

Für eine quantensichere Kommunikation haben Swisscom und Quantum Optics Jena die Übertragung von Schlüsseln für symmetrische Verschlüsselung getestet.

Schon seit einiger Zeit machen sich Sicherheitsexperten Sorgen, wie sicher die bisherigen Verschlüsselungsverfahren im beginnenden Zeitalter des Quantencomputing noch sind. Swisscom, die größte Telekommunikationsanbieterin der Schweiz, hat nun in Zusammenarbeit mit dem deutschen Start-up-Unternehmen Quantum Optics Jena (QOJ) ein neues quantensicheres Verfahren zur Schlüsselübertragung mittels verschränkten Lichtteilchen im realen Netz erfolgreich getestet.

Dank Quantencomputing lassen sich komplexe Berechnungen innerhalb kürzester Zeit durchführen. Und das bringt die Gefahr mit sich, dass bisherige Verschlüsselungsmethoden angreifbar werden. Zwar gelten die symmetrischen Verschlüsselungsverfahren, bei denen Sender und Empfänger den gleichen Schlüssel zur Verschlüsselung und Entschlüsselung von Daten verwenden, auch gegenüber Quantencomputern als ziemlich sicher. Dieser Schlüssel muss jedoch vor der eigentlichen Kommunikation auf einem sicheren Weg zwischen Sender und Empfänger ausgetauscht und von beiden geheim gehalten werden.

Um die Sicherheit der Datenübertragung auch in Zukunft zu gewährleisten, wurde und wird im Rahmen der sogenannten Post Quantum Security eine neue Generation quantensicherer Verfahren entwickelt. Dabei werden zwei Ansätze verfolgt: Die Post Quantum Cryptography (PQC) bedient sich Verschlüsselungsalgorithmen, die selbst für Quantencomputer schwer zu lösen sind. Daten bleiben also sicher, auch wenn ein System massiv angegriffen wird. Die Quantum Key Distribution (QKD) wiederum setzt auf quantenphysikalische Eigenschaften, um Schlüssel zu übertragen. Diese basieren auf dem Prinzip, dass jede Beobachtung eines Quantenobjekts dieses verändert.

Proof of Concept

Als Proof of Concept hat Swisscom in Zusammenarbeit mit Quantum Optics Jena einen Test für den Quantenschlüsselaustausch (QKD) im bestehenden Glasfasernetz von Swisscom durchgeführt. Dazu wurden verschränkte Photonenpaare generiert (Photonen sind Lichtteilchen, also Quantenobjekte). In der Quantenphysik spricht man von Verschränkung, wenn Teilchen wie in diesem Fall Photonen so miteinander verbunden sind, dass ein veränderter Zustand eines Teilchens direkt ebenfalls den Zustand des anderen beeinflusst, egal, wie weit sie voneinander entfernt sind. Diese Verschränkung wird für die sichere Übermittlung des Schlüssels genutzt.

Die spezifischen Eigenschaften des Photons sind den beiden Parteien, die den Schlüssel übermitteln, bekannt. Versucht ein Dritter, den Schlüssel während der Übertragung abzufangen oder eine Kopie des Photons zu erstellen, ist für Sender und Empfänger erkennbar, dass die Schlüsselübertragung kompromittiert wurde. Die Kommunikation kann so augenblicklich abgebrochen werden, um die Daten zu schützen.

Da auch eine Superrechenleistung die Gesetze der Physik nicht beugen kann, ist die Quantenkryptografie also durch die Naturgesetze selbst geschützt. Während der ganzen Testdauer wurden verschränkte Photonenpaare, also quantensichere Schlüssel, zuverlässig zwischen Sender und Empfänger über das Swisscom-Glasfasernetz ausgetauscht, teilt Swisscom mit. Der Telco und Quantum Optics Jena verfolgten mit dem Test das Ziel, die Anwendbarkeit einer der ersten kommerziell verfügbaren verschränkungsbasierten QKD-Lösungen im realen Telekommunikationsnetz nachzuweisen. Der erfolgreiche Test sei eine gute Basis, um Post Quantum Security Lösungen weiter zu evaluieren und demonstriere das Potenzial für eine mögliche Netzwerkintegration, schreibt Swisscom.