29.07.2022

Uniquorn: Wien erhält im Rahmen von „QKD4GOV“ ein Quantennetzwerk

In den vergangenen dreieinhalb Jahren wurden im Rahmen des multidisziplinären EU-Projekts Uniquorn neue Geräte und Anwendungen der Quantenkommunikation für den Massenmarkt entwickelt. Wien hat erste Schritte in Richtung Quantennetzwerk gesetzt.
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(c) AIT / GettyImages/NicoElNino - In Wien werden Ministerien und Behörden mit QKD-Links verbunden.

Ende des Monats läuft das Uniquorn-Projekt aus. Das Ergebnis: Das Forschungskonsortium konnte zeigen, dass quantenoptische Setups auf eine Größe von wenigen Zentimetern miniaturisiert werden können. Dadurch würden sich neue Anwendungsszenarien eröffnen, die zur Lösung zentraler europäischer Herausforderungen wie Datensouveränität und nachhaltige Technologienutzung beitragen können. Die Entwicklungsarbeiten erfolgten im Rahmen der Ramp-up-Phase der europäischen Initiative „Quantum Technologies Flagship„.

Uniquorn wurde 2018 gestartet

Quantenkommunikation gilt als ein wichtiger Eckpfeiler der zweiten Quantenrevolution und eröffnet Potential für informationstheoretische Datensicherheit. Um dieses Versprechen auch einzulösen, müssen leistungsfähige, kompakte und kosteneffiziente Module für die praktische Umsetzung zur Verfügung stehen.

Das europäische Horizon 2020 Projekt “Uniquorn – Affordable Quantum Communication for Everyone: Revolutionizing the Quantum Ecosystem from Fabrication to Application” wurde 2018 von der Europäischen Kommission ausgewählt.

Ziel war die Verbindung innovativer, nutzerorientierter Pionierforschung im Bereich der Quantentechnologie mit der zeitnahen Verwertung von Prototyp-Komponenten und System-on-Chip-Lösungen.

Im Projekt konnte die Miniaturisierung von optischen Setups demonstriert werden. Konkret: Ein voll funktionsfähiger Transmitter zur Quantenschlüsselverteilung (QKD) wurde zusammen mit Lasern, Modulatoren und optischen Abschwächern auf einem zwei Mal vier Millimeter großen photonischen Chip realisiert. Da diese Technologie eine absolut sichere Datenverschlüsselung garantiere, sollen in Zukunft kleine und kostengünstige QKD-Komponenten in nahezu allen optischen Kommunikationsgeräte integriert werden können.

Quantenkommunikation künftig industriell einsetzbar

Neben der Chip-Integration erforschten die Expert:innen im Rahmen von Uniquorn auch neue Anwendungen sowie die Netzwerkfähigkeit der Quantenschlüsselverteilung. In einem innerstädtischen Glasfasernetz in Bristol (UK) etwa wurden verschiedene QKD-Links aufgebaut, um die künftige Verschlüsselung von 5G-Stationen zu testen.

Dieses Netzwerk verfügte über einen neuartigen Controller, der die Leistung der QKD-Links überwachte und die Verbindungen zwischen den Stationen aktiv umschalten konnte, um so unterbrochene Links zu umgehen bzw. zu kompensieren und damit die Resilienz des gesamten QKD-Netzwerks zu erhöhen.

Das Projekt konnte darüber hinaus unter Beweis stellen, dass QKD-Dienste über flexible Glasfasernetze für Haushalte auch der Allgemeinheit zur Verfügung gestellt werden könnten.

Photonenquellen für Massenproduktion

Weiters wurden verschränkte Photonenquellen, die zur Verbindung von weit voneinander entfernten Quantencomputern und Quantenrepeatern von zentraler Bedeutung sind, auf kleinen Polymer-Plattformen realisiert und für die Massenproduktion ausgelegt. Da das Quanteninternet neben QKD auch andere neue Anwendungen ermöglichen soll, wurden darüber hinaus quantengesicherte Methoden für Einmal-Tokens entwickelt, die bei Finanztransaktionen ebenso zum Einsatz kommen können wie im Onlinehandel.

„Dank der Fortschritte im Bereich der photonischen Integration können Systeme zur absolut sicheren Quantenkommunikation einfach in bestehende Kommunikationsgeräte wie etwa Modems integriert werden und bringen damit die Quantentechnologie in jedes Wohnzimmer“, erklärt Hannes Hübel, Koordinator des Projekts Uniquorn und Leiter der Forschungsgruppe Quantum Technologies am AIT (Austrian Institute of Technology). „Das Projekt endet zwar jetzt, wird aber trotzdem weiterleben – denn die meisten Partner werden ihre Forschungen in der nächsten Phase des ‚Quantum Technologies Flagship‘ weiterführen und auch an der Schaffung eines europäischen Quantennetzwerks im Rahmen der EuroQCI Initiative mitwirken.“

Wien testet Quantennetzwerk

In Wien wurden bereits die ersten Schritte in Richtung eines einsatztauglichen Quantennetzwerkes unternommen. Im Rahmen des Projektes „QKD4GOV“, das im KIRAS-Sicherheitsforschungsförderprogramm des BMLRT und der FFG finanziert wird, werden Ministerien und Behörden in Wien mit QKD-Links verbunden und die Technologie unter alltagstauglichen Bedingungen getestet. Die ersten strategischen Standorte verschiedener Behörden sind bereits an das QKD-Netz angebunden.

Der Vollausbau zusammen mit den ersten Demonstrationen von QKD-gesicherter Kommunikation zwischen Sicherheitsbehörden ist für den Herbst geplant.

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Die Dæly-Gründer v.l.: Paul Truffner, Florian Ritter und Alexander Walliser | (c) Dæly
Die Dæly-Gründer v.l.: Paul Truffner, Florian Ritter und Alexander Walliser | (c) Dæly

„Es ist so ein bisschen der iPhone-Moment für das Familien-Whiteboard“, sagt Florian Ritter, Co-Founder des Grazer Startups Dæly, im Gespräch mit brutkasten. Gemeinsam mit Paul Truffner und Alexander Walliser hat der 26-Jährige ein digitales Wandgerät entwickelt, das die traditionelle Zettelwirtschaft in Haushalten ersetzen soll. Der 15,6 Zoll große Touchscreen fungiert als zentrales Organisationsmedium und soll verstreute Kalender, Einkaufslisten und To-Do-Anwendungen vereinen.

Die Organisation in vielen Familien sei nämlich auf bis zu acht verschiedene, teils digitale und teils analoge Werkzeuge verteilt, erklärt Ritter. Kinder besäßen oft noch kein Smartphone, weshalb Eltern Termine zwar digital im Google- oder Apple-Kalender pflegten, parallel aber einen analogen Wandkalender führten, damit der Nachwuchs sehe, wann etwa das Fußballtraining stattfinde. Diese fragmentierte Organisation führe zu mangelndem Überblick, ständigen Missverständnissen und Koordinationsstress im Alltag.

„Wir bringen diese ganzen Tools in ein einziges System“

Um Abhilfe zu schaffen, führt das System verschiedene Datenquellen zusammen. „Wir bringen diese ganzen Tools in ein einziges System, das für alle funktioniert“, erläutert Ritter. Die Gründer haben das Gerät systemagnostisch aufgebaut, sodass Nutzer Google-, Outlook- oder Apple-Kalender synchronisieren können. Dies löse ein häufiges Problem in Partnerschaften, in denen die Beteiligten oft unterschiedliche Kalendersysteme nutzten. Über eine kostenlose Begleit-App für iOS und Android lassen sich Einträge auch von unterwegs verwalten.

Neben der Terminplanung bietet das Gerät eine Aufgabenverwaltung, ein Punktesystem für Kinder sowie eine Einkaufs- und Essensplanung. Für Ritter ist klar: „Unser Ziel ist es, das beste Familienhaushalts-Managementsystem zu bauen, das es gibt.“ Die kontinuierliche Weiterentwicklung erfolge auf Basis des Feedbacks einer engagierten Nutzerschaft, wobei das System Software-Updates automatisch und kostenfrei aufspiele.

Hardware-Entwicklung ohne Investorengelder

Im konkreten Segment, in dem es mehrere internationale Player gibt, ist man bereits Marktführer im DACH-Raum. „Wir sind bereits bei mehreren Tausend Familien im Einsatz“, sagt Ritter. Dabei setzt so ein Hardware-Startup bekanntlich eine stabile finanzielle Basis voraus. Hier unterscheidet sich der Weg des Unternehmens von einigen im Technologiesektor üblichen Mustern: Dæly ist vollständig eigenfinanziert und bereits profitabel. Für die Entwicklung und den Start investierten die Gründer einen sechsstelligen Betrag aus eigenen Mitteln, die sie unter anderem durch ihr bestehendes E-Commerce-Unternehmen „Tassenliebling“ erwirtschaftet hatten. Der weitere Aufbau erfolge primär über eine Vorbestellungskampagne sowie den laufenden operativen Cashflow. „Wir können das richtig gut aus dem eigenen Cashflow heraus stemmen“, sagt Ritter.

Er sieht in diesem „Finance Based Scaling“ eine zentrale Stärke des jungen Unternehmens. Auf Risikokapital wolle das Team vorerst verzichten, um die Unabhängigkeit zu wahren. Die Bildschirme lässt das Startup wie branchenüblich in China fertigen. Ritter räumt dabei ein, dass eine Produktion in Europa wünschenswert wäre, dass jedoch die Kosten für das Endgerät, das aktuell 300 Euro kostet, massiv steigern würde.

Fokus auf den DACH-Raum und europäische Sicherheitsstandards

Trotz der Hardware-Fertigung in Asien legt das Unternehmen großen Wert auf europäische Sicherheitsstandards. Ein zentraler Aspekt des Produkts ist die bewusste Abgrenzung von US-amerikanischen Cloud-Diensten. Um die Privatsphäre der Familien zu schützen, betreibt das Unternehmen seine Server ausschließlich in Deutschland. Synchronisierte Kalenderdaten speichert das System laut Herstellerangaben nicht zwischen. Die technische Infrastruktur verzichtet bei der Datenspeicherung auf US-Anbieter wie Google Firebase, um die Einhaltung der DSGVO und europäischer Sicherheitsstandards zu gewährleisten.

Beim physischen Produkt setzt das Startup auf Nachhaltigkeit: Das Gerät verfügt über keinen Akku. Ritter begründet dies mit der höheren Energieeffizienz eines direkten Stromanschlusses und dem Umweltschutz durch die Vermeidung seltener Rohstoffe. Der feste Standort an der Steckdose sichere, dass das Gerät stets für alle Familienmitglieder auffindbar bleibe. In den kommenden Monaten liege der strategische Fokus des Teams ganz auf dem DACH-Markt. Eine weitere geografische Expansion behalte man sich für einen späteren Zeitpunkt vor.

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