Quantensichere Kommunikation: : Was Quantenkommunikation leisten kann – und wo ihre Grenzen liegen
Quantencomputer könnten schon bald klassische Verschlüsselungssysteme obsolet machen. Quantenschlüsselverteilung (QKD) gilt als vielversprechender Weg, um Kommunikation langfristig abzusichern – etwa in Verwaltung, Gesundheitswesen oder Verteidigung. Doch der Weg zu einer flächendeckenden Einführung ist noch weit. Eine aktuelle Studie im Rahmen des Projekts Quantenkommunikation Deutschland zeigt, wo die Potenziale liegen – und wo es noch hakt.
Quantencomputer versprechen enorme Rechenleistung – doch sie bedrohen zugleich etablierte Verschlüsselungsverfahren. Schon in den 2030er Jahren könnten leistungsfähige Quantencomputer in der Lage sein, kryptografische Standards wie RSA oder ECC zu knacken. Für sicherheitskritische Kommunikation ist das ein echtes Risiko.
Quantensichere Alternativen wie Post-Quanten-Kryptografie (PQC) oder Quantenschlüsselverteilung (QKD) bieten neue Ansätze. Während PQC auf klassische Infrastruktur setzt, nutzt QKD physikalische Prinzipien der Quantenmechanik. Damit ist sie theoretisch abhörsicher – und könnte sich insbesondere dort etablieren, wo höchste Sicherheitsstandards erforderlich sind.
Was die Studie zeigt – und warum QKD noch kein Selbstläufer ist
Die vom Fraunhofer ISI koordinierte Studie „Application Perspectives in Quantum Communication“, entstanden im Rahmen des Förderprojekts SQuaD, nimmt die Chancen und Hindernisse der Quantenschlüsselverteilung unter die Lupe. Neben technischen Aspekten analysiert sie auch regulatorische Rahmenbedingungen und wirtschaftliche Hemmnisse – mit Fokus auf Deutschland und Europa.
Ein zentrales Ergebnis: Trotz der hohen Sicherheit von QKD sind Reichweite, Stabilität und Skalierbarkeit bislang begrenzt. Glasfaserbasierte Systeme schaffen aktuell Entfernungen von etwa 100 Kilometern. Über sogenannte „trusted nodes“ lassen sich größere Distanzen überbrücken – allerdings auf Kosten der Ende-zu-Ende-Sicherheit. Künftige Quantenrepeater könnten das Problem entschärfen, sind aber noch nicht einsatzbereit.
Weitere Herausforderungen:
- hohe Kosten für QKD-Systeme
- fehlende Integration in bestehende IT-Landschaften
- geringe Standardisierung und fehlende Zertifizierungen
- Sicherheitslücken durch potenzielle Seiteneinwirkungen („side-channel attacks“)
Diese Faktoren verhindern derzeit eine breite Marktverfügbarkeit, insbesondere im öffentlichen Sektor, wo regulatorische Vorgaben besonders streng sind.
Wer profitiert – und wer (noch) nicht?
Die Studie zeigt: QKD wird mittelfristig vor allem dort zum Thema, wo besonders sensible oder strategisch relevante Daten verarbeitet werden. Dazu zählen:
- öffentliche Verwaltung und Verteidigung: besonders schützenswerte Kommunikation, hohes Sicherheitsbedürfnis
- Gesundheitswesen: Schutz sensibler Patientendaten, begrenzte Budgets erschweren allerdings die Einführung
- Banken und Finanzsektor: hoher Bedarf, jedoch oft zögerliche Einführung neuer Technologien
- kritische Infrastrukturen: Energie, Wasser, Verkehr – hohe Sicherheitsanforderungen bei schwieriger technischer Umsetzung
Die Industrie als Ganzes zeigt bislang geringeres Interesse – trotz wachsender Bedrohung durch Industriespionage. Mittel- bis langfristig könnte QKD aber auch hier eine Rolle spielen, etwa im Kontext internationaler Lieferketten oder geistigen Eigentums.
Mehr als nur QKD: Zukunftskonzepte der Quantenkommunikation
Über QKD hinaus weist die Studie auf weitere Ansätze hin, die das Potenzial der Quantenkommunikation langfristig erweitern könnten:
- Verteilung von Quantengeheimnissen
- „Blinde“ Quantenrechenoperationen (Blind Quantum Computing)
- Quantenmünzwurf oder Quantengeld
Solche Konzepte stehen noch am Anfang, könnten aber – bei gelösten physikalischen und technologischen Hürden – völlig neue Anwendungsmöglichkeiten schaffen.
Was jetzt nötig ist: Investitionen, Standards, politischer Wille
Damit sich Quantenkommunikation etabliert, braucht es mehr als nur Forschungsergebnisse. Gefordert sind:
- gezielte Investitionen in Infrastruktur, insbesondere Glasfasernetze
- Standardisierungsinitiativen und Zertifizierungsverfahren
- regulatorische Klarheit für Behörden und Unternehmen
- branchenübergreifende Sensibilisierung für Risiken und Chancen
Die Studie macht deutlich: Technologische Souveränität in der Quantenkommunikation ist machbar – aber nur, wenn Politik, Industrie und Forschung koordiniert vorgehen.
Quantenkommunikation steht vor dem Sprung in sicherheitskritische Anwendungsfelder – doch technische, wirtschaftliche und regulatorische Hürden bremsen derzeit noch die Verbreitung. QKD kann ein Schlüsselelement künftiger Sicherheitsarchitekturen werden. Entscheidend ist, jetzt die Weichen zu stellen: für Standards, Schnittstellen und Vertrauen in eine neue Generation der Kommunikation.
Die Studie steht hier als PDF zur Verfügung.
Newsletter Abonnieren
Abonnieren Sie jetzt IT-SICHERHEIT News und erhalten Sie alle 14 Tage aktuelle News, Fachbeiträge, exklusive Einladungen zu kostenlosen Webinaren und hilfreiche Downloads.
