Die TU Berlin stärkt mit den Projekten „QUBE-III“ und „QUANT-GPlCz“ die Entwicklung sicherer europäischer Quantenkommunikationsnetze. Im Fokus stehen abhörsichere Verschlüsselung, die Absicherung kritischer Kommunikationsinfrastrukturen und die Stärkung der digitalen Resilienz gegenüber zukünftigen Cyberbedrohungen.
Forscher der Technischen Universität Berlin (TUB) leisten ihren Beitrag zum Streben nach digitaler Resilienz: Die TUB beteiligt sich laut einer eigenen aktuellen Meldung an der Forschung zum deutschen Quantensatelliten „QUBE-III“ und zu europaweiten Quantennetzwerken. „QUBE-III“ soll 2030 ins All starten, um die Quantenkommunikation mit Hilfe von Laserstrahlen zwischen Satellit und Erde zu erproben.
Eine Quantenverbindung per Laser zu einem Satelliten stellt die Forscher aber vor ganz besondere Herausforderungen – etwa durch Turbulenzen in der Atmosphäre, Wolken und Streulicht, wie Tageslicht, welche die Übertragung stören können – zudem muss der Laserstrahl den schnell vorbeiziehenden Satelliten präzise verfolgen können. Auch die Sicherheit der beteiligten Geräte steht im Fokus – in den Bodenstationen und in dem als Relais-Station fungierenden Satelliten.
Satellitenerprobung und Aufbau einer terrestrische Quantenkommunikationsachse Deutschland-Polen-Tschechien
Das TUB-Fachgebiet „Quantenkommunikationsnetze“ von Prof. Dr. Anna Pappa ist demnach seit November 2026 Teil des Forschungskonsortiums für den deutschen Quantensatelliten „QUBE-III“ und wird mit Mitteln in Höhe von 1,36 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) unterstützt.
„QUBE-III“ soll laut TUB im Jahr 2030 ins All starten und die Quantenkommunikation mit Hilfe von Laserstrahlen zwischen Satellit und Erde erproben. Darüber hinaus sei die Arbeitsgruppe von Anna Pappa gemeinsam mit dem TUB-Fachgebiet „Security in Telecommunications“ von Prof. Dr. Jean-Pierre Seifert am neuen internationalen Konsortium „QUANT-GPlCz“ beteiligt, um eine terrestrische Quantenkommunikationsachse zwischen Deutschland, Polen und Tschechien aufzubauen.
Die TUB erhalte dafür eine Förderung von rund 700.000 Euro, zu jeweils 50 Prozent durch die Europäische Union (EU) sowie das Bundesministerium für Digitales und Staatsmodernisierung (BMDS).
Einsatz abhörsicherer, nicht manipulierbarer Quantenkryptographie
Unsere Kommunikation abhörsicher und unangreifbar zu machen, sei im Zeitalter zunehmender Cyberangriffe und asymmetrischer Konfliktführung eine wichtige strategische Aufgabe. Dies gelte umso mehr, als kontinuierliche Fortschritte beim Bau von Quantencomputern den Tag näher rücken lassen, an dem herkömmliche Verschlüsselungsverfahren wie etwa das weithin genutzte „RSA“ von Quantenrechnern in Sekundenschnelle geknackt werden könnten.
„Eine Lösung kann hier die sogenannte Quantenkryptographie sein, die bereits in sich abhörsicher und nicht manipulierbar ist, und zwar aufgrund unveränderlicher physikalischer Gesetze“, erläutert Pappa.
Grundlage dafür sei der Austausch von beliebig langen, rein zufälligen digitalen Schlüsseln, mit denen die eigentlichen Nachrichten dann codiert würden. Sie führ aus: „Ist der zufällige Schlüssel so lang wie die Nachricht selbst, ist eine damit verschlüsselte Botschaft nicht zu knacken!“
Abhörsichere Übertragung von Zufallsschlüsseln mittels Lichtteilchen
Die Übertragung dieser Schlüssel erfolge über einzelne Lichtteilchen, „die eigentlich kleine Pakete von Lichtwellen darstellen“. Diese Wellenpakete könnten in verschiedene Richtungen bezogen auf ihre Ausbreitungsrichtung schwingen, zum Beispiel horizontal oder vertikal dazu.
Definiert man nun die eine Schwingungsrichtung als „0“ und die andere als „1“, könne man mit Hilfe der Lichtteilchen Schlüssel aus Nullen und Einsen übertragen.
Mit Hilfe quantenphysikalischer Tricks könne man also erreichen, dass ein Lauscher in der Leitung enttarnt würde – beim Versuch, die Schwingungsrichtungen der Lichtteilchen zu ermitteln.
Quantenkryptographie auf Basis komplexer theoretischer Überlegungen und Simulationen
Was sich einfach anhören mag, ist laut Pappa in der Wirklichkeit extrem komplex: Zum einen ließen sich Hardwarefehler in realen Systemen nicht von den Spuren eines Lauschers unterscheiden. Dies könne dazu führen, dass die Übertragung abgebrochen werden müsse.
Außerdem gebe es wie auch in der klassischen Verschlüsselung sogenannte Seitenkanalattacken. Diese zielten nicht auf die Quantenphysik selbst, sondern auf Schwachstellen in den Geräten bei Sender oder Empfänger – etwa um an den Schlüssel zu gelangen, bevor er durch die Quantenphysik geschützt ist oder eben nachdem er es nicht mehr ist.
„Als Forscherin an der Schnittstelle von Informatik und theoretische Physik führe ich unter anderem Simulationen großer Quantenkommunikationsnetzwerke durch, um deren Sicherheit und Performance beurteilen zu können“, so Pappa.
„QUANT-GplCz“ – eines der ersten grenzüberschreitenden europäischen Quantennetzwerke
Pappa war nach eigenen Angaben an einem Vorgängerprojekt beteiligt, in dem eine Quantenkommunikation via Glasfaserleitung zwischen Berlin und Frankfurt am Main aufgebaut und ihr Potenzial erforscht wurde.
Mit dem Projekt „QUANT-GPlCz“ entstehe nun eines der ersten großen grenzüberschreitenden Quantennetzwerke in Europa. Das Projekt sei im Sommer 2026 gestartet worden, werde über drei Jahre laufen und solle unter anderem die Städte Berlin, Frankfurt am Main und München mit Krakau, Danzig und Warschau in Polen sowie Prag in Tschechien verbinden.
Pappa betont: „Wir werden hier erstmals die Möglichkeit haben, das Verhalten eines wirklich großräumigen Quantennetzwerks zu untersuchen und mit unseren Simulationen zu vergleichen.“
„QUBE-III“: Satelliten-Prototyp für wichtigen Baustein im großen Quantennetz
Mit dem nun im November 2026 gestarteten Forschungsprojekt im Rahmen der deutschen Satellitenmission „QUBE-III“ werde sich das TUB-Fachgebiet „Quantenkommunikationsnetze“ auch mit dem weiteren Baustein eines großräumigen Quantenverbunds befassen: Quanten-Links mit Hilfe von Laserstrahlen zu Satelliten.
Pappa führt aus: „Über große Entfernungen gehen viele Lichtteilchen in den Wänden der Glasfaserleitungen verloren. Eine sichere Quantenverbindung ins All zu einem Satelliten als Relais-Station kann zwei weit entfernte Bodenstationen miteinander verbinden und so zwei Quantennetze koppeln.“ Eine Quantenverbindung per Laser zu einem Satelliten bringe jedoch eigene Herausforderungen mit sich: Turbulenzen in der Atmosphäre, Wolken und Streulicht – etwa Tageslicht – störten die Übertragung, und der Laserstrahl müsse den schnell vorbeiziehenden Satelliten präzise verfolgen.
„Hinzu kommt die Sicherheit der beteiligten Geräte – in den Bodenstationen ebenso wie auf dem Satelliten selbst, der als Relais-Station die Schlüssel verarbeitet“, beschreibt Pappa abschließend die Herausforderung. Genau hier würden ihre theoretischen Forschungen ansetzen, in enger Zusammenarbeit mit den Experimentalphysikern, um genau zu untersuchen, wie sich solche Störeinflüsse auf die Sicherheit auswirken, welche Angriffsmöglichkeiten bestehen – und wie man sie beseitigen könnte.
Zentrale Erkenntnisse der DS-Redaktion
- Wenn auch der endgültige Durchbruch der Quantencomputer-Technologie noch nicht genau terminiert werden kann, muss bereits jetzt Datensicherheit für die damit verbundenen neuen Risiken neu aufgestellt werden – insbesondere die traditionellen Kryptographiesysteme betreffend.
- Quantenkryptographie, welche aufgrund unveränderlicher physikalischer Gesetze abhörsicher und nicht manipulierbar ist, kann hierzu eine wesentliche Basis sein.
- Bei der quasi traditionellen Datenübertragung per Licht gehen über große Entfernungen bislang viele Lichtteilchen in den Wänden der Glasfaserleitungen verloren.
- Der praktische Einsatz von sogenannten Quantensatelliten birgt aber noch zahlreiche technologische Herausforderungen, welche es nun zu erforschen und zu bewältigen gilt.
- Auch die Sicherheit ganz allgemein der beteiligten Geräte – sowohl in den Bodenstationen als auch in dem als Relais-Station betriebenen Satelliten – muss frühzeitig untersucht und strukturiert werden.
Fazit der DS-Redaktion
Diese Forschungsvorhaben auf europäischer Ebene sind notwendige Voraussetzungen für die künftige Datensicherheit im Zeitalter des Quantencomputings. Der Satellit „QUBE-III“ soll im Jahr 2030 starten – zur Zeit ist zwar noch unklar, wann alltagstaugliche Quantencomputer zur Verfügung stehen werden, aber gerade der aktuelle rasante, geradezu überraschende Durchbruch auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz (KI) zeigt beispielhaft und warnend, wie schnell der Dual-Use-Charakter neuer Technologie für maliziöse Zwecke missbraucht werden kann. Daher gilt es, keine Zeit mehr zu verlieren und im Interesse der digitalen Resilienz und Souveränität Europas diese Vorhaben zum Erfolg zu führen!
Weitere Informationen
DATENSICHERHEIT.DE, 27.09.2026
Quantensicherheit: Die Zeit des Abwartens ist vorbei
DATENSICHERHEIT.DE, 31.08.2026
Quantencomputer ante portas – die Bedrohung ist schon da
DATENSICHERHEIT.DE, 04.08.2026
US-Vorstoß zu Quantencomputing verschärft Handlungsdruck bei Post-Quanten-Sicherheit
