Am 14. Juli 2025 wurde das Forschungsprojekt SQuIRRL (Secure Quantum Infrastructure for Road, Rail and Flight) ins Leben gerufen, das sich auf die Entwicklung einer abhörsicheren Quantenkommunikation für den Schienenverkehr fokussiert. Dieses zukunftsweisende Projekt wird vom Fachgebiet „Bahnbetrieb und Infrastruktur“ der Technischen Universität Berlin geleitet und ist auf eine Laufzeit bis November 2027 angelegt. Über fünf Millionen Euro werden durch das Bundesforschungsministerium bereitgestellt, wobei 584.000 Euro direkt an die TU Berlin fließen.
Das bestehende Kommunikationssystem im Schienenverkehr beruht auf mündlichen Anweisungen der Fahrdienstleiter, die von den Triebfahrzeugführern notiert und wiederholt werden müssen. Im Gegensatz dazu plant das SQuIRRL-Projekt, digitale Befehle zu implementieren, die elektronisch direkt an das Fahrpult der Züge übermittelt werden. Mithilfe von Quantenkryptographie soll die sichere Übertragung dieser Nachrichten gewährleistet und Manipulationen erkannt werden.
Technologische Entwicklungen und Zusammenarbeit
Die Grundlage der Quantenkommunikation ist die Verwendung von Lichtteilchen, die zur Übertragung geheimer Codes genutzt werden. Die Forscherinnen und Forscher der TU Berlin arbeiten daran, Quantenschlüssel in das Führerstandsystem der Züge zu integrieren und diese dort dauerhaft zu speichern. Neben der TU Berlin sind auch das Hasso-Plattner-Institut in Potsdam, die TU Chemnitz sowie die Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden an dem Projekt beteiligt. Um die entwickelten Technologien zu testen, werden Simulationen mit echter Stellwerkstechnik und Fahrsimulatoren an der TU Berlin durchgeführt. Ergänzend finden Experimente mit realen Zügen am Rangierbahnhof Wustermark in Kooperation mit der Havelländischen Eisenbahn statt.
Das innovative Projekt SQuIRRL könnte nicht nur die Zukunft des Schienenverkehrs revolutionieren, sondern auch wegweisend für die Anwendungen von Quantenkommunikation in anderen Bereichen sein. Im Zusammenhang mit der Digitalisierung und der wachsenden Abhängigkeit von virtuellen Kommunikationsmitteln wird Cyber-Security zunehmend als zentraler Aspekt betrachtet, wie in einem Bericht der Johannes Kepler Universität Linz erläutert wird.
Die Bedeutung von Quantenkommunikation
Quantenkommunikation nutzt Prinzipien der Quantenmechanik wie Quantenverschränkung und Quantensuperposition. Ziel ist es, Informationen nahezu abhörsicher zu übertragen. Das zentrale Konzept hierbei ist die Quantenschlüsselverteilung (QKD), die es ermöglicht, Schlüssel zwischen zwei Parteien sicher zu verteilen. Abhörversuche können sofort erkannt werden, da sie Abweichungen in der statistischen Verteilung der übermittelten Daten verursachen. Empfehlungen für den Einsatz dieser Technologie reichen von Regierungs- und Militärkommunikation über Banken und Finanzinstitutionen bis hin zu sensiblen Gesundheitsdaten, wie von Fraunhofer erläutert.
In der Tat haben Forscher an der Johannes Kepler Universität Linz und an der Universität Wien kürzlich eine neuartige Quantenlichtquelle entwickelt, die verschränkte Lichtteilchen aus Halbleiternanostrukturen erzeugt. Diese neue Lichtquelle verspricht höhere Datenraten und Rauscharmut im Vergleich zu bestehenden Technologien. Aktuell liegen die Übertragungsraten bei etwa 85 Bit pro Sekunde, mit dem Ziel, diese in Zukunft auf hunderte Megabit pro Sekunde zu steigern, was den Einsatz von Quantenkommunikation praxisnah machen könnte.
Insgesamt zeigt das SQuIRRL-Projekt das Potenzial der Quantentechnologie, sichere Kommunikationslösungen zu bieten, die für diverse Anwendungsbereiche von enormer Relevanz sind. Solche Entwicklungen könnten als Modell für zukünftige Innovationen im Bereich der Quantenkommunikation dienen, wie auch die TU Berlin aufzeigt.
