IT-Sicherheit und Quantenforschung
Fraunhofer IPMS stellt Quanten-Zufallszahlengenerator vor
Das Fraunhofer IPMS hat mit ‚Q-Dice‘ einen Quanten-Zufallszahlengenerator vorgestellt, der Zufallszahlen mit mehr als 4 Gbit/s aus Quanten-Vakuumfluktuationen erzeugt. Das System ist als 19-Zoll-Rack sowie als Online-Dienst verfügbar und richtet sich an sicherheitskritische Anwendungen.
Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) hat den Quanten-Zufallszahlengenerator Q-Dice vorgestellt. Das System erzeugt echte Zufallszahlen auf Basis von Quanten-Vakuumfluktuationen und erreicht eine Zufallsbitrate von 4,1 Gbit/s. Anders als algorithmische Zufallszahlengeneratoren nutzt Q-Dice physikalische Quanteneffekte, die als intrinsisch zufällig gelten.
Die erzeugten Zufallszahlen eignen sich unter anderem für kryptografische Verfahren, sichere Kommunikation, Datenverschlüsselung, etwa im Bereich Quantum Key Distribution (QKD) oder Post-Quantum Cryptography (PQC), Authentifizierung, Zugriffsmanagement sowie für großskalige Simulationen.
Sicherheitsstandards und Bereitstellung
Nach Angaben des Instituts wurde die Qualität der Zufallszahlen mit den Testverfahren BSI AIS 20/31 sowie der NIST-Test-Suite SP 800-22 überprüft. Das System erfüllt die Anforderungen des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI), ist auf EAL3-Niveau bewertet und als physikalischer Zufallszahlengenerator der Klasse PTG.3 eingestuft.
Q-Dice wird in zwei Varianten angeboten: als All-in-One-Hardware im 19-Zoll-Rackformat mit einer 10-Gbit/s-Ethernet-Schnittstelle sowie als Online-Dienst, über den quantengenerierte Zufallszahlen ohne eigene Hardware genutzt werden können. „Mit Q-Dice machen wir hochwertige Quanten-Zufälligkeit praktisch nutzbar und zugänglich“, sagt Dr. Alexander Noack, Bereichsleiter Data Communication & Computing am Fraunhofer IPMS.
Entwicklung aus einer Hand
Nach Angaben des Fraunhofer IPMS wurden sämtliche Komponenten im eigenen Haus entwickelt. Dazu zählen Laser- und optische Front-End-Systeme, ein rauscharmer Analog-Front-End-Bereich zur Detektion von Quanten-Vakuumfluktuationen, Hochgeschwindigkeits-Datenerfassung mittels Analog-Digital-Wandlern, FPGA-basierte Zufallsextraktion sowie die Systemintegration mit Hochdurchsatzschnittstellen einschließlich 10-Gbit/s-Ethernet.
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