Quantencomputer gelten als das nächste große Ding in der IT – zumindest für einige Bereiche wie dem KI-Modelltraining oder in Wissenschaft und Forschung. Aber sie bringen auch neue Risiken mit sich: Mit ihnen wird das Brechen bestehender Verschlüsselungen zum Kinderspiel. Das wirkt sich auf viele Lebensbereiche aus: auch auf Fernsehübertragungen. Die ARD, Vodafone und die Duale Hochschule Baden-Württemberg haben jetzt eine Quantenverschlüsselung getestet. Und sie kann noch mehr als bestehende Absicherungen: Durch sie wird nämlich sogar ersichtlich, dass ein Abhörversuch stattfindet.

Der Test über eine Glasfaserleitung fand nach Angaben von Vodafone zwischen dem ARD-Standort in Frankfurt am Main und dem Funkhaus des SWR in Mainz statt, der das Experiment federführend begleitete. Die Verschlüsselung der Übertragungen soll laut den drei Partnern sicherstellen, dass Übertragungen nicht manipuliert oder gekapert werden können. Angreifer könnten etwa verfälschte Inhalte einspeisen und ein Millionenpublikum erreichen, etwa bei Fußballübertragungen.

Abhören verändert Quantenzustände

Das Absichern von Verschlüsselungsmethoden gegen Quantencomputer ist vielerorts ein Thema. Mehrere Messenger-Apps unterstützen zum Beispiel bereits Postquanten-Verschlüsselung. Gegen die besondere Rechenleistung von Quantencomputern will sich auch der Medienbereich absichern. Forscher, Telekommunikationsanbieter und Rundfunkanstalt setzten in dem Versuch auf Quantum Key Distribution (QKD), einen hardwaregestützten Ansatz der Quantenverschlüsselung. Zudem gibt es mit Post Quantum Cryptography (PQC) einen softwarebasierten Ansatz, der neue Algorithmen zur Absicherung von IT-Systemen vorsieht.

Für den Praxistest rüsteten die Partner beide TV-Standorte mit entsprechender Quantentechnologie aus und verbanden sie über eine dedizierte Glasfaserleitung – den sogenannten Quantenkanal. Darüber lassen sich Photonen in definierten Quantenzuständen übertragen, aus denen an beiden Enden Schlüssel generiert werden.

Die Besonderheit: Wer versucht, diesen Kanal abzuhören, verändert dabei unweigerlich die Quantenzustände – und verrät sich damit sofort. Der Schlüssel wird in diesem Fall automatisch erneuert, ohne dass die Sicherheit der übertragenen Daten leidet. Vodafone-Netz- und Technikchef Fabrizio Rocchio sieht den Test als Beleg dafür, dass sich sensible Daten künftig über noch sicherere Kommunikationswege schützen lassen. Offen bleibt allerdings, wann die Technologie den Sprung in den regulären Sendebetrieb schaffen soll – dazu machten die Partner keine Angaben.

Nicht der erste, aber ein praxisnaher Test

Der Test von Vodafone, ARD und der Dualen Hochschule BW ist nicht der erste seiner Art. Bereits im Jahr 2010 demonstrierte das Tokyo QKD Network eine quantenverschlüsselte Videokonferenz über eine Distanz von bis zu 135 Kilometern, inklusive simuliertem Abhörangriff, der vom System innerhalb von Sekunden erkannt wurde. Was den deutschen Test jedoch von diesem und anderen unterscheidet: Er fand in einer realen Rundfunkinfrastruktur statt.

Die Hardware für direkte Glasfaser-Verbindungen, die für die Quantenschlüssel-Verteilung benötigt wird, ist laut Vodafone bereits marktreif. Es gebe aber auch noch Herausforderungen, etwa wenn Distanzen von mehr als 100 Kilometern zu überbrücken sind. Dies liegt daran, dass für den Quantenkanal eine eigene Faser benötigt wird. Deshalb werde beispielsweise auch auf Satellitenverbindungen geschaut. Konkrete Zeitpläne für die Produkteinführung gibt es aktuell noch nicht.

(mki)