Am 29. und 30. Juli 2026 rauchten im Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena sprichwörtlich die Köpfe: Zwei Tage lang arbeiteten die Teilnehmenden des Quantum Hackathon in kleinen Gruppen daran, sich in ein quantengesichertes System zu „hacken“. Keine triviale Herausforderung, denn Quantenkommunikation gilt als besonders sicher. Doch gerade die Suche nach potenziellen Schwachstellen schärft das Verständnis für diese Zukunftstechnologie, die auch für viele Nachwuchsforschende noch komplex ist. Gleichzeitig schafft die Erprobung unter realen Bedingungen die Grundlage dafür, Systeme künftig robuster gegen Angriffe zu gestalten.
Hochsicher kommunizieren mit Licht
Die Quantenkommunikation nutzt Lichtteilchen und deren besondere quantenphysikalischen Eigenschaften, um Daten hochsicher zu verschlüsseln. „Hochsicher“ bedeutet dabei: Greift jemand unbefugt auf eine quantenverschlüsselte Kommunikation zu, wird das unweigerlich erkannt. Die Verschlüsselung lässt sich dann sofort verwerfen und durch eine neue ersetzen.
Für das Fraunhofer IOF in Jena ist die Quantenkommunikation seit vielen Jahren ein relevanter Forschungsschwerpunkt: „Wir erforschen die technologischen Grundlagen zur Quantenkommunikation und entwickeln die notwendigen Bausteine, um die Technologie in die Anwendung zu bringen“, erklärt Dr. Karin Burger, Quantenforscherin am Fraunhofer IOF und wissenschaftliche Leiterin des Projekts O-PEN. Denn langfristig soll die Quantenkommunikation raus aus dem Labor und rein ins reale Leben. Relevant ist sie insbesondere für Regierungen und Ministerien, Sicherheitsbehörden sowie kritische Infrastrukturen.
Akzeptanz entsteht durch Beteiligung
Bevor neue Systeme in der Praxis eingesetzt werden, sollten sie aber auch unter realistischen Bedingungen getestet und ihre Stärken und Schwächen in der Wissenschaftscommunity und der breiten Öffentlichkeit diskutiert werden. „Schließlich hängt der Erfolg neuer Technologien nicht allein von ihrer technischen Umsetzbarkeit ab“, erläutert Dr. Norman Bedtke, Gesamtkoordinator für das Projekt O-PEN am Fraunhofer ISI in Leipzig. „Für viele Menschen bleibt der Nutzen einer neuen und komplexen Technologie wie der Quantenkommunikation zunächst schwer greifbar.“
Das Forschungsprojekt O-PEN, das beide Fraunhofer-Institute gemeinsam umsetzen, verfolgt deshalb bewusst einen mehrgleisigen Ansatz: IT- und Cybersecurity-Fachleute, Studierende und Interessierte konnten die Quantentechnologie unter anderem in Hackathons niedrigschwellig kennenlernen und selbst erproben.
Hacken für die Wissenschaft
Wie gut der partizipative Ansatz funktioniert, zeigt der nun abgeschlossene Quantum Hackathon: Rund 20 Teilnehmende mit unterschiedlichen fachlichen Hintergründen aus Polen, Rumänien, China, Indien, Ägypten und Deutschland übernahmen die Rolle der Hackerin Eve. Sie versuchten, das Quantensignal zwischen zwei Kommunikationspartnern – Bob und Alice – abzufangen und die übertragenen Informationen auszulesen.
„Wir haben das Quanten-Setup für den Hackathon extra so gebaut, dass ein Abhören überhaupt erst möglich ist“, ordnet Dr. Karin Burger ein. „Die Herausforderung für die Teilnehmenden bestand darin, nach dem Abgreifen der Daten diese zu verstehen, auszuwerten und die Auswirkungen des Angriffs auf das System zu analysieren. So entwickelten die Nachwuchsforschenden ein tiefes Verständnis für die Umsetzung von Quantenkommunikation und das notwendige Handwerkszeug.“
Ausblick und digitale Angebote
Ergänzend zu den Hackathons entstanden im Projekt O-PEN mit dem „Quanten-Kompass“ und dem Serious Game „Eve on a Mission“ zwei digitale Angebote, die Quantenwissen einer breiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Beide Formate vermitteln die Grundlagen der Quantenkommunikation und geben gleichzeitig einen Einblick in die Anwendungspotenziale dieser Technologie in der digitalen Kommunikation. Sie sind ab sofort kostenfrei und dauerhaft online verfügbar.
Die Partner-Institute IOF und ISI planen nun mit den entwickelten Angeboten weiterzuarbeiten. Dazu sagt Dr. Norman Bedtke: „Wir möchten die entwickelten Angebote langfristig etablieren, ihre Wirkung wissenschaftlich evaluieren und neue Ansätze der Wissenschaftskommunikation für Zukunfts- und Schlüsseltechnologien entwickeln.“ Dazu will das Forschungsteam beispielsweise einen Crowdsourcing-Wettbewerb anbieten, bei dem Interessierte ihre Ideen zur Weiterentwicklung der Quantum Hackathons und digitalen Angebote über eine Online-Plattform einreichen können.
Das Verbundprojekt wurde bis April 2027 verlängert. Es wird vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im Rahmen seines Programms zur Stärkung der Quantenkommunikation in Deutschland gefördert.
