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, Systeme künftig noch 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, müssen sie unter realistischen Bedingungen getestet werden. Ebenso wichtig ist es, das Wissen über ihre Stärken und Schwächen in der Wissenschaftscommunity und der breiten Öffentlichkeit zu verankern. »Schließlich hängt der Erfolg neuer Technologien nicht allein von ihrer technischen Umsetzbarkeit ab«, sagt weiter 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 umsetzten, verfolgte deshalb bewusst einen mehrgleisigen Ansatz: IT- und Cybersecurity-Fachleute, Studierende und Interessierte konnten die Quantentechnologie in Hackathons niedrigschwellig kennenlernen und selbst erproben.

Hackathon-Teilnehmende aus aller Welt

Wie gut der Ansatz funktioniert, zeigt der nun abgeschlossene Quantum Hackathon: Rund 20 Teilnehmende mit unterschiedlichen fachlichen und nationalen 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 und auszuwerten sowie die Auswirkungen des Angriffs auf das System zu analysieren. Auf diese Weise entwickelten die Nachwuchsforschenden ein tiefes Verständnis für die Umsetzung von Quantenkommunikation und das notwendige Handwerkzeug.«

Ausblick und digitale Angebote zur Wissenschaftskommunikation

Ergänzend dazu entstanden im Projekt O-PEN mit dem Quanten-Kompass und dem Onlinespiel Eve on a Mission digitale Angebote, um Quantenwissen auch einer breiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Beide Formate vermitteln die Grundlagen der Quantenkommunikation und geben Einblicke in Anwendungspotentiale der Technologie in der digitalen Kommunikation. Sie stehen ab sofort kostenfrei und dauerhaft online zur Verfügung.

Die Partner-Institute IOF und ISI planen nun mit den entwickelten Angeboten weiterzuarbeiten. Dazu erklärt 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 unter anderem einen Crowdsourcing-Wettbewerb anbieten, bei denen Interessierte ihre Ideen zur Weiterentwicklung des Quantum Hackathons und digitalen Angebote über eine Online-Plattform einreichen können.

Das Verbundprojekt läuft noch bis April 2027. Es wurde vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im Rahmen seines Programms zur Stärkung der Quantenkommunikation in Deutschland gefördert.