MINISTERIER SKAL KOMMUNIKERE KVANTESIKKERT

En række ministerier og universiteter etablerer et kvantekrypteret kommunikationsnetværk, der skal gøre det danske samfund klar til fremtidens kvantesikre kommunikation.

Erhvervsminister Morten Bødskov og institutdirektør Jane Hvolbæk Nielsen, i et af DTU's kvanteteknologiske laboratorier i starten af 2023.

Om QCI.DK

• Samlet budget: 6 mio. euro.

• Projektets varighed: 2,5 år med opstart i januar 2023.

• Partnerne i QCI.DK: DTU, Københavns Universitet, Syddansk Universitet, Aalborg Universitet, Danish e-infrastructure Cooperation (DeiC), Sparrow Quantum, Erhvervsministeriet, Udenrigsministeriet, Forsvarsministeriet og Uddannelses- og Forskningsministeriet.

Vores digitale samfund bygger på kryptering, der sikrer, at vores data ikke falder i hænderne på de forkerte. Kravene til krypteringen stiger konstant, i takt med at antallet af både fjendtlige hackerangreb og computernes regnekraft vokser.

For at være på forkant med den teknologiske udvikling og opretholde datasikkerheden har fire danske universiteter og fire ministerier taget første skridt mod at skabe et nationalt, kvantesikkert netværk. Det sker gennem projektet Danish Quantum Communication Infrastructure (QCI.DK), og i første omgang vil infrastrukturen bestå af et netværk i hovedstadsområdet og en langdistanceforbindelse til Odense.

”Der er et globalt kapløb i gang om udvikling af kvanteteknologi, som vil skabe markante forandringer.

Danmark står i en gunstig position, og med det her forskningsprojekt får vi mulighed for at teste teknologiens store sikkerhedsmæssige potentiale på vores datainfrastruktur. Ved at etablere et eksperimentelt kvantekommunikationsnetværk mellem fire ministerier kommer vi også tættere på at få teknologien ud i samfundet, og det er positivt, da den rummer et enormt erhvervspotentiale,” siger erhvervsminister Morten Bødskov.

Fysikkens love sikrer forbindelsen

QCI.DK vil etablere og teste et eksperimentelt kvantesikkert netværk mellem de offentlige myndigheder i projektet – Erhvervsministeriet, Udenrigsministeriet, Forsvarsministeriet og Uddannelses- og Forskningsministeriet. Projektet skal ikke blot installere den fysiske infrastruktur, men også uddanne partnerne samt andre interessenter i kvantenøgledistribution (QKD), som er den underliggende kvanteteknologi bag netværket.

Kvantenøgledistribution er en af de mest modne kvanteteknologier. Det er en hardwareløsning, som ved hjælp af kvantefysikken gør det muligt at etablere en fælles krypteringsnøgle mellem en afsender- og modtagerenhed. Nøglen kan efterfølgende benyttes til at sikre kommunikationen mellem parterne. En klar styrke ved teknologien er, at udvekslingen kan foregå over det eksisterende fibernetværk, som kobler os på internettet.

”Det er særligt for teknologien, at sikkerheden er baseret på den indbyggede tilfældighed i de kvantefysiske processer i stedet for på matematisk kompleksitet som vores nuværende kryptering. Samtidig gør den det muligt, at man allerede under nøgleudvekslingen får afsløret, hvis en udefrakommende lytter med på linjen. Det sikrer, at selve kommunikationen aldrig bliver kompromitteret og heller ikke er sårbar over for angreb fra kvantecomputere,” siger Tobias Gehring, lektor ved DTU og projektleder på QCI.DK.

Skal forene forskellige teknologier

DTU har allerede gennemført flere forsøg med kvantekryptering. I februar 2022 var Tobias Gehring med til at gennemføre Nordens første kvantesikre dataoverførsel i samarbejde med Danske Bank baseret på kvantenøgledistribution. Og i november 2022 demonstrerede en anden forskningsgruppe ved DTU i samarbejde med Niels Bohr Institutet en kvantekrypteret videoforbindelse over det eksisterende fibernet, ligeledes ved hjælp af QKD (læs mere på side 16).

De to demonstrationer udnyttede forskellige implementeringer af teknologien, som hver især har deres særlige styrker. En del af formålet med

Med denne forsøgsopstilling i Computinglab på DTU undersøges koblingen af laserlys fra fiber til integrerede fotoniske strukturer på en chip. projektet er netop at forene forskellige varianter af QKD i ét netværk og udnytte deres egenskaber optimalt i forhold til rækkevidde og den rate, hvormed krypteringsnøgler genereres.

Mens forbindelserne mellem ministerierne er relativt korte, så giver forbindelsen fra København til Odense andre udfordringer. Hvor det i vores almindelige fiberoptiske netværk er muligt at forstærke signalerne undervejs, kan dette ikke lade sig gøre, når det gælder kvantekommunikation. Derfor er det nødvendigt at dele strækningen op i flere dele og oprette fysisk sikrede knudepunkter eller ’trusted nodes’. Med tiden vil disse knudepunkter blive erstattet med såkaldt quantum repeater-teknologi, som vil give en ubrudt kvantesikret forbindelse. Men den teknologi er fortsat på et tidligt udviklingsstadie. Forhåbningen er, at QCI.DK-netværket på sigt vil blive udbygget til at dække hele landet, f.eks med forbindelser til Aalborg Universitet og Aarhus Universitet.

Enestående samarbejde Der er i EU et stærkt fokus på kvantekryptering, og ambitionen er at accelerere udvikling og anvendelse af teknologien gennem initiativet European Quantum Communication Infrastructure (EuroQCI), som skal beskytte følsomme data og kritisk infrastruktur mod cyberangreb på tværs af EU’s medlemslande. QCI.DK er Danmarks bidrag til EuroQCI. Projektet understøtter Danmarks styrkeposition inden for kvanteteknologi gennem et bredt felt af partnere, der ud over universiteterne og ministerierne også tæller Danish e-infrastructure Cooperation (DeiC) og kvantestartupvirksomheden Sparrow Quantum.

”QCI.DK er et enestående projekt, der demonstrerer et stærkt samarbejde mellem universiteter, myndigheder og private virksomheder om at løse udfordringen med fremtidig datasikkerhed. I fællesskab vil parterne omsætte de lovende kvanteteknologier til en konkret infrastruktur, der kan sikre Danmark en fortsat førerposition på det kvanteteknologiske område,” siger Rasmus Larsen, prorektor på DTU.