Bundesanzeiger vom 30.12.2022

1 Förderziel, Zuwendungszweck, Rechtsgrundlagen

Quantenkommunikation als Schlüsseltechnologie für die Sicherheit digitaler Infrastrukturen ist ein wichtiger Bestandteil des Forschungsrahmenprogramms „Digital. Sicher. Souverän“ der Bundesregierung zur IT-Sicherheit.

Auf Grund ihrer einzigartigen Sicherheitseigenschaften hat die Quantenkommunikation ein hohes Potential für Wirtschaft und öffentliche Nutzer. Für den großflächigen Einsatz von Quantenkommunikationstechnologien bedarf es jedoch noch gezielter Forschung und anwendungsorientierter Weiterentwicklung, um einen sicheren Einsatz zu garantieren und die Kompatibilität mit bestehender Kommunikationsinfrastruktur zu ermöglichen. Heutige Quantenkommunikationssysteme für den sogenannten Quantenschlüsselaustausch (QKD) sehen sich mit vielen Sicherheitsrisiken konfrontiert, denen auch konventionelle Kommunikations- und IT-Sicherheitstechnologien ausgesetzt sind. Während die Übertragung der Quantensignale zwar – basierend auf fundamentalen physikalischen Gesetzmäßigkeiten – sicher ist, können in der verwendeten Hardware und Software Sicherheitslücken existieren. Zudem sind Anwender oft nicht in der Lage, die Sicherheit solcher Geräte selbst zu überprüfen und so die Vertrauenswürdigkeit kommerzieller QKD-Systeme sicherzustellen. Um diesem Risiko entgegenzuwirken, müssen künftig eingesetzte Quantenkommunikationssysteme und Protokolle physikalisch-technisch nachweisbar sicher sein. Dies schafft die Voraussetzung, dass ihre Sicherheit im Anschluss durch staatliche Zertifikate garantiert werden kann.

Zentraler Forschungsbedarf besteht daher bei der Untersuchung mögliche Sicherheitslücken für Angriffe auf aktuelle Quantenkommunikationstechnologien, welche sich bei deren Integration in konventionelle Kommunikationsnetzwerke ergeben. Hier stehen neben Angriffen auf Schlüsseldaten auch Angriffe auf den Betrieb des Systems selbst im Fokus. Die Sicherheit muss hierbei unabhängig von konkret eingesetzten Komponenten und unabhängig vom Hersteller garantiert werden können. Zuletzt ist der Einbezug der deutschen Industrie für eine Überführung der Systeme in die Anwendung unerlässlich, um die Praxistauglichkeit und Kompatibilität zu bestehender Infrastruktur zu garantieren.

Für den Schritt von bestehenden Technologien hin zu breit einsatztauglichen IT-Sicherheitslösungen bedarf es großer Forschungsanstrengungen. Um die Forschung dahingehend zu stimulieren und zu beschleunigen, beabsichtigt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) daher, die Erforschung und Entwicklung von Technologien und Methoden zum sicheren Einsatz von Quantenkommunikation in der Anwendung zu fördern.

1.2 Zuwendungszweck

Zweck der Zuwendung ist es, innerhalb einer dem Projekt angemessenen Projektlaufzeit von typischerweise drei Jahren, durch neue Software- und Hardwarelösungen innovative Quantenkommunikationssysteme zu entwickeln, welche widerstandsfähig gegen externe Angriffe sind und in der Lage sind, auf diese zu reagieren. Dies umfasst beispielsweise verschiedenste Angriffstypen auf ein Quantenkommunikationsnetzwerk, wie Seitenkanalangriffe und Denial-of-Service Attacken, welche durch gezielte Überlastung des Netzwerks dessen Einsatz blockieren. Ein praxistaugliches System muss eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen solche Angriffe Dritter besitzen sowie in der Lage sein, bei Bedarf geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten, um die sichere Kommunikation aufrechtzuerhalten. Durch die Zusammenarbeit von Unternehmen und Forschungseinrichtungen soll das bereits vorhandene Know-how aus Deutschlands hervorragend aufgestellter Grundlagenforschung auf Umsetzungspartner aus der Wirtschaft transferiert und in die Anwendung gebracht werden. Die Förderung leistet damit einen wichtigen Beitrag zur technologischen Souveränität Deutschlands im Bereich der IT-Sicherheit.

Die Fördermaßnahme ist Teil des Forschungsrahmenprograms „Digital. Sicher. Souverän“ der Bundesregierung zur IT-Sicherheit und leistet einen Beitrag zur Umsetzung der künftigen Zukunftsstrategie Forschung und Innovation der Bundesregierung.

Die Ergebnisse des geförderten Vorhabens dürfen nur in der Bundesrepublik Deutschland oder dem EWR und der Schweiz genutzt werden.

2 Gegenstand der Förderung

Gegenstand der Förderung sind Forschungs- und Entwicklungsprojekte mit dem Ziel, die Sicherheit und Widerstandsfähigkeit gegen Angriffe von Dritten von Quantenkommunikationssystemen in der Anwendung voranzutreiben.

Gefördert werden Einzel- und Verbundvorhaben, die die Systeme für den Einsatz unter realen Bedingungen weiterentwickeln, unter anderem mögliche Schwachstellen und Angriffspunkte in diesen identifizieren und Gegenmaßnahmen für diese entwerfen. In den Vorhaben können sowohl verbesserte Übertragungsprotokolle als auch notwendige Managementsoftware entwickelt werden. Daneben soll auch die benötigte Hardware für den physischen Austausch von Quantenschlüsseln auf ihre geräteunabhängige Sicherheit hin optimiert und – wenn nötig – neue Systemarchitekturen vorgeschlagen und umgesetzt werden. Beispiele für mögliche Forschungsgegenstände sind:

• Identifizierung und Absicherung von Seitenkanälen in aktuellen QKD-Systemen bei Software- und Hardware sowie deren Weiterentwicklung
• Steigerung der Robustheit von QKD-Systemen, um Daten zuverlässig auch bei Angriffen, wie beispielweise Denial-of-Service-Attacken, übertragen zu können
• Abschätzung der (teilweisen) geräteunabhängigen Systemsicherheit, wenn eine vollumfängliche Sicherheit aller technischen Komponenten nicht gewährleistet werden kann
• Entwicklung von QKD-Systemarchitekturen unter den Gesichtspunkten derer späteren Zertifizierungsmöglichkeiten
• Entwicklung von Software und Hardware für den Einsatz von QKD unter Berücksichtigung der notwendigen Schnittstellen zur physikalischen Schicht und möglichen IT-Sicherheitsrisiken
• Konzipierung der Systeme unter dem Gesichtspunkt der sicheren Anschlussfähigkeit an die bestehende Glasfaser-IT-Infrastruktur sowie der Zertifizierbarkeit.

Die Aufzählung ist als beispielhaft und nicht als abschließend anzusehen. Es können auch andere Schwerpunkte zu Quantenkommunikationssystemen gefördert werden, sofern sie eindeutig die Sicherheit von Quantenkommunikationssystemen adressieren. Die gewählten Ansätze sollen in einem nachhaltigen technologischen Fortschritt resultieren. Die grundsätzliche Praxistauglichkeit der erforschten Technologie soll idealerweise innerhalb der Projektlaufzeit vorangetrieben werden. Die Verbünde sollen vorhandene Expertise im Bereich der Quantenkommunikation und der IT-Sicherheit miteinander verbinden. Eine Einbindung von Know-how-Trägern auf Seiten der Industrie ist erwünscht. Querschnittsthemen wie Normung, Standardisierung und vorbereitende Arbeiten zur Zertifizierung sollten, soweit erforderlich, in den Vorhaben berücksichtigt werden.

3 Zuwendungsempfänger

Antragsberechtigt sind:

• Hochschulen, außeruniversitäre Forschungs- und Wissenschaftseinrichtungen,
• Behörden und deren Forschungseinrichtungen,
• andere Institutionen, die Forschungsbeiträge liefern,
• Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft,
• Kommunen und deren Einrichtungen,
• Verbände, Vereine und Non-Profit-Organisationen.

Zum Zeitpunkt der Auszahlung einer gewährten Zuwendung wird das Vorhandensein einer Betriebsstätte oder Niederlassung (Unternehmen) beziehungsweise einer sonstigen Einrichtung, die der nichtwirtschaftlichen Tätigkeit des Zuwendungsempfängers dient (Hochschule, außeruniversitäre Forschungseinrichtung, andere Institution, die Forschungsbeiträge liefert, Verband, Verein oder Non-Profit-Organisation, Kommune und deren Einrichtungen sowie Behörde und deren Forschungseinrichtungen), in Deutschland verlangt.

Forschungseinrichtungen, die von Bund und/oder Ländern grundfinanziert werden, können neben ihrer institutionellen Förderung nur unter bestimmten Voraussetzungen eine Projektförderung für ihre zusätzlichen projektbedingten Ausgaben beziehungsweise Kosten bewilligt bekommen.

Zu den Bedingungen, wann eine staatliche Beihilfe vorliegt/nicht vorliegt, und in welchem Umfang beihilfefrei gefördert werden kann, siehe FuEuI-Unionsrahmen.

KMU im Sinne dieser Förderrichtlinie sind Unternehmen, die die Voraussetzungen der KMU-Definition der EU erfüllen. Der Antragsteller erklärt gegenüber der Bewilligungsbehörde seine Einstufung gemäß Anhang I der AGVO im Rahmen des schriftlichen Antrags.

In der ersten Verfahrensstufe sind dem beauftragten Projektträger VDI/VDE Innovation + Technik GmbH bis spätestens 17. März 2023 Projektskizzen in schriftlicher und/oder elektronischer Form unter der Fördermaßnahme „Sicherer Einsatz von Quantenkommunikation in der Anwendung“ einzureichen.

Die vollständige Richtlinie finden Sie hier.