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Quantenkommunikation ersetzt mathematische Verfahren durch quantenmechanische. Das liefert ganz neue Möglichkeiten und könnte die Kryptografie revolutionieren. Vorreiter ist Quantum Optics Jena. Das Startup konnte auf der it-sa Expo&Congress im Pitch um den Startup Award UP23@it-sa überzeugen.
Ein Start-up aus Jena will die Kryptografie revolutionieren. Bei verschlüsselter Kommunikation müssen sich bisher beide Seiten auf einen Schlüssel einigen. Quantenkommunikation soll das überflüssig machen. Quantum Optics Jena hat dazu ein Verfahren entwickelt. Die Nachfrage ist groß. Mitgründer und CEO Kevin Füchsel erzählt, warum.
Wie sind Sie von der Wissenschaft zur Unternehmensgründung gekommen?
Zunächst habe ich Physik studiert und am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik zu Photovoltaik promoviert. Das hatte alles noch nichts mit Quanten zu tun. Bereits in der Promotionszeit habe ich ein Start-up zu Photovoltaik konzipiert, aber nicht wirklich umgesetzt. Ich konnte stattdessen nach der Promotion weiter bei Fraunhofer arbeiten. Aus dieser Tätigkeit entstand später ein neues Start-up, mit Kollegen von dort. Von Anfang an war klar, es wird um Quantenkommunikation gehen. Quantenkommunikation ist etwas anderes als Quanten-Computing, das wird häufig zusammengeworfen. So entstand 2020 Quantum Optics Jena. Aus meiner Rolle bei Fraunhofer heraus wurde ich als Geschäftsführer und CEO für die strategische Positionierung und das Kundengeschäft verantwortlich. Dazu gehören Marktanalysen und immer wieder viele Kundengespräche, damit wir deren Anforderungen kennen und umsetzen können.
Wie verlief die bisherige Entwicklung von Quantum Optics und welche Idee steckt hinter Ihrem Start-up ?
Wir hatten von Anfang an die Vision, dass wir die Gesetze der Quantenphysik anwenden möchten, um ein neues Level von Informationssicherheit zu erreichen. Daraus entstand ein komplettes Quanten-Schlüssel-Verteilsystem. Wir konnten nach der Gründung schnell Investoren überzeugen. Kurz darauf startete die Entwicklung zu verschränkten Photonenquellen. Doch damit alleine lässt sich kein skalierbares Unternehmen aufbauen, weil damit nur die wenigsten Kunden etwas anfangen können. Schnell wurde uns klar, wir müssen ein Gesamtsystem anbieten, für das Kunden keine quantenphysikalische Kenntnisse benötigen. Daran arbeiten wir heute mit 20 Mitarbeitenden.
Was ist ein Quanten-Schlüssel-Verteilsystem?
Wir generieren Photonen, also Lichtteilchen, die quantenphysikalisch verschränkt sind. Verschränkung heißt mathematisch betrachtet, dass die Zustände dieser Teilchen, beispielsweise die Farben, nicht einzeln betrachtet werden können. Erst wenn man sie misst, weiß man in diesem Beispiel, welche Farbe sie haben. Sie sind beim Losschicken also beispielsweise entweder blau oder grün. Wenn ich sie messe, wird die Farbe blau und ich weiß, dass die andere Seite auch blau ist. Sie wissen also immer, was auf der anderen Seite gesehen wird, ohne mit der anderen Seite zu reden, aber erst in dem Moment, wo sie das messen.
Übersetzt in die Informatik bedeutet dies, dass etwa durch viele Farbmessungen ein Schlüssel generiert wird und sie damit sofort auch auf der anderen Seite den Schlüssel haben, ohne mit der Seite direkt über die Messung zu kommunizieren. Einsen und Nullen werden hier nicht mehr über Mathematik definiert, sondern über quantenmechanischen Zufall.
Inwiefern steigert dieses Verfahren die IT-Sicherheit?
Die Übertragung von diesen Lichtteilchen ist insofern sicher, als dass sich die Teilchen sofort ändern, wenn etwa jemand unterwegs ein Teilchen „anfasst“, also beispielsweise misst. Jeder Eingriffsversuch, jede Interaktion mit dieser Verbindung wir sofort sichtbar. Damit wird es möglich, das Abhören im Moment des Abhörens zu erkennen. Bei uns würden dann sofort Quanten-Bitfehler auftreten und bemerkt werden. Dadurch könnte ein Alarm ausgelöst werden.
Damit sind wir in der Lage, automatisiert symmetrische Schlüssel zu verteilen, die zur Verschlüsselung von Informationen dienen. Was dabei passiert, ist für den fachkundigen Betrachter komplett transparent und basiert nicht etwa auf mathematischen Annahmen. Das leitet für die Kryptografie einen Paradigmenwechsel ein. Aber das macht es auch schwierig, weil jetzt Physiker kommen und den Informatikern sagen: Nehmt doch statt Mathematik einfach Physik und lasst dies die Informationssicherheit garantieren. Das gefällt natürlich nicht allen.
Wie ist denn die bisherige Resonanz auf Ihre Entwicklung?
Wir stoßen allgemein auf großes Interesse. Viele Organisationen schauen sich unsere Entwicklung gerade an und evaluieren sie. Zum Beispiel die BWI, die die Kommunikationsnetze für die Bundeswehr betreibt. Auch im Telekommunikationsbereich gibt es Interesse, beispielsweise bei Firmen, die 5G- und 6G-Mobilfunkstandards implementieren. Wir haben aktuell sehr gut gefüllte Auftragsbücher.
Was produzieren und vermarkten Sie? Wie sieht Ihre Hardware aus?
Unsere Produkte sind Geräte, die etwa in Server-Racks eingebaut werden können. Sie sind mit Servern vernetzt. Ein Server bekommt von unserem Gerät einen Schlüssel und verschlüsselt damit die Daten, die anschließend über eine an unser Gerät angeschlossene Glasfaserleitung übertragen werden. Auf der Empfängerseite steht ein weiteres Gerät, das misst die Signale auf der Glasfaserleitung und kann dann daraus den Schlüssel erzeugen, ohne dass ein expliziter Schlüsselaustausch stattgefunden hat.
Dafür haben Sie nun den ersten Preis beim ATHENE Startup Award UP23@it-sa gewonnen?
Das ist richtig; wir freuen uns riesig über die Auszeichnung und die damit verbundene Anerkennung. Wir konnten mit unserem Produkt, dessen Anwendbarkeit und einer entsprechenden Wachstumskurve unseres Unternehmens überzeugen. Unsere Prognose ist ja auch sehr vielversprechend. Im Nachgang ergaben sich dadurch interessante Kunden- und Investorenanfragen. Wir freuen uns aber auch, dass das Thema Quanten damit mehr Relevanz gewinnt und Sichtbarkeit bekommt.
Wie sehen jetzt ihre Pläne für die nächste Zukunft aus?
Für uns steht die weitere Produktentwicklung im Fokus, unser Produkt wird ja ständig weiterentwickelt, es kommen stets neue Features hinzu. Ein weiteres Thema in nächster Zeit ist die Zertifizierbarkeit, zum Beispiel durch das BSI. Das ist eine Voraussetzung für den Einsatz im behördlichen Umfeld. Auch ändern wir gerade die Produktion dahingehend, dass die Geräte automatisiert zusammengebaut werden können. Das ist eine Notwendigkeit, um größere Stückzahlen zu produzieren.
Wir haben inzwischen einen Standort in den USA errichtet, bei dem wir überlegen, wie wir den ausbauen können. In diesem Feld sind die USA ausnahmsweise hinter Europa zurück. Wir sehen dort gute Chancen, Kunden zu gewinnen. Im Moment sind wir der einzige Hersteller, der Mehrparteien-Quantenschlüssel anbietet. Diese Position wollen wir gerne halten.
Interview: Uwe Sievers
