2024 | SQUIRRL

Das Projekt SQuIRRL (Secure Quantum Infrastructure for Road, Rail and Flight) entwickelt zukunftsweisende Quantentechnologien zur sicheren Kommunikation in kritischen Verkehrssystemen. Im Fokus steht der physikalisch abgesicherte Austausch kryptografischer Schlüssel, um die IT-Sicherheit von vernetzten Mobilitätsinfrastrukturen nachhaltig zu stärken – sowohl im Straßen- als auch im Schienen- und Luftverkehr.

Moderne Verkehrssysteme sind zunehmend digital vernetzt. Diese Vernetzung erhöht die Effizienz, eröffnet neue Mobilitätsdienste und verbessert die Nutzererfahrung – gleichzeitig schafft sie neue Angriffsflächen für Cyberbedrohungen. Klassische Verschlüsselungsverfahren stehen vor dem Hintergrund wachsender Rechenleistung und komplexer Bedrohungsszenarien vor fundamentalen Grenzen. Quantenkommunikation bietet hier einen paradigmatischen Ansatz: Sie ermöglicht den Austausch von kryptografischen Schlüsseln auf einer physikalischen Grundlage, die gegen Abhören und unautorisierte Eingriffe geschützt ist.

Das SQuIRRL-Projekt verfolgt mehrere zentrale Ziele:

• Entwicklung und Demonstration quantenbasierter Kommunikationskomponenten, die für den Einsatz in den Verkehrssektoren Straße, Schiene und Luft geeignet sind.
• Absicherung der Schlüsselverteilung durch Quantentechnologien, um hohe Anforderungen an Vertraulichkeit und Integrität zu erfüllen.
• Förderung technischer Lösungen, die nachweisbar sicher und langfristig resilient sind sowie den strengen Zertifizierungsanforderungen moderner Verkehrs-IT entsprechen.
• Vorbereitung der Integration quantensicherer Verfahren in bestehende und zukünftige Verkehrsinfrastrukturen mit langer Lebensdauer.

SQuIRRL nutzt Ansätze aus der quantensicheren Schlüsselverteilung (Quantum Key Distribution, QKD), um eine physikalisch robuste Grundlage für kryptographische Verfahren zu schaffen. Durch die Kombination von experimentell erprobten Komponenten mit anwendungsnahen Demonstratoren werden Technologien entwickelt, die später industriell nutzbar und skalierbar sind. Ein besonderer Fokus liegt auf praxisgerechten Implementierungen, die den Anforderungen heterogener Verkehrssysteme Rechnung tragen.

Das Projekt leistet einen bedeutenden Beitrag zur Cyber-Resilienz kritischer Infrastrukturen und unterstützt damit zentrale gesellschaftliche und wirtschaftliche Ziele:

• Steigerung der Sicherheit digital vernetzter Verkehrssysteme.
• Schaffung vertrauenswürdiger, zukunftsfähiger Kommunikationsmechanismen im Mobilitätssektor.
• Förderung technologischer Souveränität durch Weiterentwicklung quantenbasierter Sicherheitstechnologien.

SQuIRRL wird durch ein interdisziplinäres Konsortium aus Forschungseinrichtungen und Industriepartnern realisiert, die gemeinsam daran arbeiten, quantensichere Lösungen aus der Forschung in reale Anwendungsfelder zu überführen.

Die beteiligten Projektpartner haben folgende Arbeitsschwerpunkte:

• Hasso-Plattner-Institut Potsdam: Schienenverkehr
• Technische Universität Berlin: Sicherheit an Bahnhöfen
• Technische Hochschule Ingolstadt: Automotive
• Technische Universität Chemnitz: Automotive
• Institut für Luftfahrtsysteme: Flugzeug
• Quantum Optics Jena: Technologieplattform für QKD
• XFAB in Zusammenarbeit mit Fraunhofer: Halbleiterhardware
• Fraunhofer IIS: Technologieplattform für Zeitmarkierungen