Das Österreichische Institut für Technologie - ein führender Entwicklungspartner für die Industrie

QKD-Prototyp entwickelt von AIT

Foto: M. Mürling

Das Austrian Institute of Technology (AIT) beschäftigt rund 1.500 Mitarbeiter, die an der Entwicklung von Tools, Technologien und Lösungen für die österreichische Industrie arbeiten, die für die Zukunft von größter Bedeutung sind. Als Österreichs größtes außeruniversitäres Forschungsinstitut ist das AIT führend in der Quantenkryptographie und bringt terrestrische und satellitengestützte Kommunikationstechnologien voran. Das AIT spielt eine wichtige Rolle im European Quantum Flagship Programm und dem EuroQCI Initiative, die sich auf die Schaffung einer hochsicheren Quanteninfrastruktur in der EU konzentriert.

Die Reise des AIT im Bereich der Quantenkommunikation begann vor über 20 Jahren mit der Entwicklung des ersten verschränkungsbasierten Quantenschlüsselverteilungssystems (Quantum Key Distribution, QKD) und der Einrichtung des weltweit ersten großen QKD-Netzwerks in Wien im Jahr 2008. Was es besonders macht: QKD bietet eine informationssichere Möglichkeit, kryptographische Schlüssel zwischen zwei Partnern zu erzeugen. Die Sicherheit der Schlüssel ist sowohl gegen jede Art von klassischem Angriff als auch gegen Angriffe von Quantencomputern resistent, die unsere derzeitigen Verschlüsselungstechniken brechen können.

Das AIT war an zahlreichen QKD-Projekten beteiligt, vor allem an der Leitung des europäischen OPENQKD Projekt, bei dem in ganz Europa mehr als 20 Testumgebungen für diese neue Technologie geschaffen wurden, um die technologische Reife zu demonstrieren und reale Anwendungsfälle zu realisieren. In diesem Zusammenhang arbeitet das AIT auch an quantensicherer Kryptographie für die Übertragung vertraulicher Informationen zwischen Behörden im Rahmen des nationalen Förderprogramms KIRAS für Sicherheitsforschung, das vom österreichischen Bundesministerium für Finanzen (BMF) finanziert wird. Das multidisziplinäre Team am AIT, das aus mehr als 30 Forschern und Ingenieuren besteht, deckt die gesamte Wertschöpfungskette der QKD-Systementwicklung ab, von der Theorie und Simulation bis hin zu quantenoptischen Versuchsaufbauten, die durch die hauseigene Elektronik- und Softwareentwicklung bis auf Prototypniveau gebracht werden.

Ein aktueller Schwerpunkt ist die Miniaturisierung von QKD-Komponenten und -Systemen, um eine breite Einführung der Technologie zu ermöglichen. Ein vielversprechender Ansatz hierfür ist die Verwendung von integrierten photonischen Schaltkreisen (PICs), die es ermöglichen, einzelne Photonen in Wellenleitern auf kleinen optischen Chips zu manipulieren und zu leiten. Das AIT arbeitet mit führenden PIC-Herstellern auf der ganzen Welt zusammen, um diese miniaturisierten Komponenten zu entwerfen und zu evaluieren und zu zeigen, dass kritische Teilsysteme miniaturisiert werden können und dennoch die strengen Anforderungen der Quantenkommunikationsprotokolle erfüllen.

QKD-Empfänger auf photonischem Chip

Foto: AIT

AIT entwickelt wichtige Nachbearbeitungsalgorithmen, die für die Erstellung eines sicheren und authentifizierten Schlüssels erforderlich sind. Ein weiteres Software-Thema am AIT ist die Schlüsselverwaltungsschicht, die für die Verteilung von End-to-End-Schlüsseln an Knoten in großen QKD-Netzwerken verantwortlich ist, die nicht unbedingt eine direkte QKD-Verbindung teilen. Um "Last-Mile"-Verbindungen ohne Glasfaserkabel zu sichern, implementieren die Cybersicherheitsexperten am AIT hybride Lösungen, die Post-Quantum-Kryptographie (PQC) mit QKD kombinieren und das Beste aus beiden Welten bieten.

Die Forschungsaktivitäten konzentrieren sich auch auf einen anderen wichtigen Bereich, nämlich den Weltraum. Dank der nahezu unbegrenzten Abdeckung durch Satelliten können die derzeitigen Beschränkungen überwunden und eine weltweit verfügbare, quantensichere Kommunikationsinfrastruktur geschaffen werden. Das AIT ist an vielen Programmen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) beteiligt. Insbesondere entwickelt das AIT die Nachverarbeitungssoftware, die auf dem ersten europäischen QKD-Satelliten "EAGLE-1" fliegen wird, der Anfang 2026 starten soll.

Die große Expertise auf diesem Gebiet zusammen mit exzellenten Forschungsergebnissen hat das AIT in das Zentrum der Quantenkommunikation katapultiert. Das AIT nimmt an den führenden Initiativen im Bereich der Quantentechnologien teil, wie z.B. dem European Quantum Technology Flagship und dem EuroQCI, wobei letzteres darauf abzielt, ein vollständiges Quantenkommunikationsnetzwerk in ganz Europa zu errichten. AIT berät auch direkt die Europäische Kommission bei der Einführung der QKD-Technologie und unterstützt die Zertifizierungsbemühungen, indem es QKD-Anbieter, nationale Sicherheitsbehörden und politische Entscheidungsträger zusammenbringt.