Integrierter optisch-drahtloser Sicherheits-Stack für die Quantenschlüsselverteilung

Ein Forschungskonsortium hat einen integrierten optisch-drahtlosen Quantensicherheits-Stack demonstriert, der die kontinuierlich-variable und diskret-variable Quantenschlüsselverteilung im Freiraum mit der Light-Fidelity-Technologie kombiniert. Dieses System ermöglicht eine drahtlose, quantensichere Schlüsselverteilung über Sichtverbindungen für kritische zivile Infrastrukturen, einschließlich maritimer Konnektivität, der Luftfahrt und dem automotive data ecosystem.

Hybride optische Quantenintegration und spektrale Trennung
Die technische Architektur integriert mehrere optisch-drahtlose Technologien in eine gemeinsame Freiraumumgebung, um die Abhängigkeit von dedizierten Glasfasernetzen aufzuheben. Das System arbeitet simultan durch den Einsatz präziser Wellenlängentrennung und optischer Filterung. Die kontinuierlich-variable Quantenschlüsselverteilung wird bei fünfzehnhundertfünfzig Nanometern durchgeführt, während die diskret-variable Quantenschlüsselverteilung bei achthundertzehn Nanometern arbeitet. Gleichzeitig arbeitet das Light-Fidelity-System im Bereich von achthundertfünfzig bis neunhundertvierzig Nanometern. Diese spektrale Isolation ermöglicht es dem klassischen Datenkommunikationskanal und den beiden Quantenkanälen, ohne gegenseitige Signalbeeinträchtigung nebeneinander zu existieren, was einen sicheren Datentransport über die gesamte digital supply chain hinweg gewährleistet.

Ausrichtungssteuerung und Integration betrieblicher Arbeitsabläufe
Eine wesentliche Vereinfachung der Kommunikationsarchitektur wird dadurch erreicht, dass die Nachbearbeitungsdaten der Quantenschlüsselverteilung direkt über die Light-Fidelity-Verbindung geleitet werden. Dies erübrigt einen sekundären, dedizierten klassischen Kommunikationskanal und stützt sich stattdessen auf die Light-Fidelity-Verbindung als einziges Medium für den klassischen Datenaustausch. Um die optische Ausrichtung über Freiraumdistanzen hinweg aufrechtzuerhalten, umfasst das System ein spezialisiertes Subsystem für Pointing, Acquisition und Tracking. Diese Tracking-Einheit nutzt die Endpunktidentifikations- und Lokalisierungsfähigkeiten des Light-Fidelity-Systems, das eine kontinuierliche Feedbackschleife bereitstellt, um die für die Quantenkanäle erforderliche optische Ausrichtung aufzubauen und zu bewahren.

Aufgabenverteilung innerhalb des Konsortiums
Die Entwicklung wurde von einem kollaborativen Konsortium durchgeführt, das aus sechs spezialisierten Partnern besteht. KEEQuant leitete die Gesamtkoordination des Projekts, die kontinuierlich-variable Quantenschlüsselverteilung und die Integration des Schlüsselmanagements. Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS entwarf die optische Sender- und Empfängerhardware, die Pointing-Mechanik sowie die Light-Fidelity-Integration und griff dabei auf die Erfahrung aus fünfzehn Jahren im Bereich des optoelektronischen Engineerings zurück. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF lieferte die Komponenten für die diskret-variable Quantenschlüsselverteilung. Die Integration von Netzwerkmanagement- und Überwachungssystemen wurde von Infosim entwickelt, während TELCO TECH die Verschlüsselungsintegration übernahm und BESCom den Transfer von Anwendungsfällen sowie die technische Verbreitung leitete.




Zusätzlicher Kontext: Dieser Abschnitt beschreibt technische Spezifikationen und Wettbewerbs-Benchmarking, die nicht in der ursprünglichen Produktankündigung enthalten waren
Der Übergang von der glasfaserbasierten Quantenschlüsselverteilung zu optischen Freiraumverbindungen stellt eine entscheidende Entwicklung für mobile Sicherheitsanwendungen und flexible Netzwerktopologien dar. Traditionelle Quantennetzwerke hängen von einer dedizierten Dark-Fiber-Infrastruktur ab, was hohe Bereitstellungskosten verursacht und die sichere Übertragung auf feste, physische Endpunkte beschränkt. Durch die Kombination von kontinuierlich-variablen und diskret-variablen Methoden mit Light Fidelity adressiert dieser hybride, drahtlose Ansatz den kritischen Engpass der Endpunktmobilität und der schnellen Bereitstellung in der modernen Kommunikation.

Im Vergleich zu standardmäßigen, auf Funkfrequenzen basierenden drahtlosen Sicherheitslösungen bietet die optisch-drahtlose Kommunikation über Light Fidelity inhärente physische Sicherheitsvorteile. Funksignale können außerhalb des Sicherheitsbereichs abgefangen, abgehört oder elektronisch gestört werden. Im Gegensatz dazu sind optische Sichtverbindungssignale auf einen schmalen physischen Strahl begrenzt, was bedeutet, dass jeder Versuch, die Übertragung abzufangen oder zu blockieren, die Verbindung physisch unterbricht und die Netzwerküberwachungssysteme sofort alarmiert. Darüber hinaus vermeidet Light Fidelity die regulatorischen Frequenzzuweisungen und Funkinterferenzprobleme, die für dicht besiedelte Industrie- oder Unternehmensumgebungen typisch sind.

In der Wettbewerbslandschaft der Freiraum-Quantenkommunikation arbeiten die meisten bestehenden Systeme ausschließlich entweder mit diskret-variablen oder kontinuierlich-variablen Protokollen. Diskret-variable Systeme zeichnen sich über größere Entfernungen aus, erfordern jedoch in der Regel komplexe Einzelphotonendetektoren, die empfindlich auf Umgebungslichtrauschen reagieren. Kontinuierlich-variable Systeme nutzen Standard-Telekommunikationskomponenten bei fünfzehnhundertfünfzig Nanometern und bieten eine höhere Toleranz gegenüber Tageslichtinterferenzen, erfordern jedoch eine anspruchsvolle digitale Signalverarbeitung. Die Integration beider Modalitäten in eine einzige optische Baugruppe, geführt von einem gemeinsamen Pointing- und Tracking-Framework, positioniert diese Technologie als eine äußerst vielseitige Lösung, die sich an unterschiedliche atmosphärische und betriebliche Anforderungen anpassen kann.

Editiert von Maria Brueva, Induportals-Redakteurin – adaptiert durch KI.

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