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Fundamentally secure data with the help of quantum key distribution on CubeSats

Haber, Roland und Scharnagel, Julian und Schilling, Klaus und Weinfurter, Harald und Marquardt, Christoph und Moll, Florian und Grünefeld, Matthias und Freiwang, Peter und Rosenfeld, Wenjamin und Bayraktar, Oemer und Rödiger, Benjamin und Schmidt, Christopher (2019) Fundamentally secure data with the help of quantum key distribution on CubeSats. In: 70th International Astronautical Congress, IAC 2019. Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC, 2019-10-21 - 2019-10-25, Washington. ISSN 00741795.

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Offizielle URL: https://iafastro.directory/iac/archive/

Kurzfassung

With the uprise of worldwide satellite communication networks, data security is a critical issue. This issue is being addressed in the QUBE project, which proposes a CubeSat for quantum cryptography experiments. The satellite and its subsystems are currently being developed and will be used for the downlink of individual photons, or strongly attenuated light pulses, containing encoded quantum information, which can then be employed for the exchange of encryption keys. The launch of the 3U Nanosatellite is planned for early 2020. It will be built using the UNISEC-Europe standard, which has demonstrated to be able to provide a robust structure for increased reliability in CubeSat missions. In addition to state-of-the-art reaction wheels for precision pointing, the satellite will be bringing the OSIRIS optical downlink system from DLR as well as two dedicated payloads for testing components required for quantum key distribution. A sequence of numbers will be created by a miniaturized quantum random number generator (QRNG), which will be used to set the quantum states of the light pulses. These pulses will then be downlinked to the optical ground station (OGS) at DLR in Oberpfaffenhofen, Germany. The ground station is also equipped with the corresponding components for receiving individual quantum states. In addition, the random numbers will be made available via an RF downlink. The photon states received by the optical ground station will then be compared to the previously generated numbers. Due to the underlying quantum mechanics, any attempt of reading the quantum states will alter them, which makes interceptions easily detectable. These quantum key distribution experiments will evaluate whether secure communication links are possible even on a CubeSat scale. A major challenge for building the proposed CubeSat is the attitude determination and control system that will provide precise pointing. This work will outline detailed mission requirements as well as the chosen subsystems for tackling these challenges in order to achieve a successful mission and prepare for future data security.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/187536/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Fundamentally secure data with the help of quantum key distribution on CubeSats
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Haber, RolandZentrum für Telematik, Magdalene-Schoch-Str. 5, Wuerzburg, 97074, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scharnagel, JulianZentrum für Telematik, Magdalene-Schoch-Str. 5, Wuerzburg, 97074, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schilling, KlausInformatics VII: Robotics and Telematics, Julius-Maximilians-University Wuerzburg, Am Hubland, Würzburg, 97074, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weinfurter, HaraldLMUNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Marquardt, ChristophMax-Planck-Institut für die Physik des LichtsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moll, FlorianFlorian.Moll (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grünefeld, MatthiasOHB System AG, Manfred-Fuchs-Straße 1, Weßling / Oberpfaffenhofen (Munich), 82234, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Freiwang, PeterLudwig-Maximilians-Universität MuenchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rosenfeld, WenjaminLudwig-Maximilians-Universität MuenchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bayraktar, OemerMax Planck Institute for the Science of LightNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rödiger, BenjaminBenjamin.Roediger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-9856-1806148327059
Schmidt, ChristopherChristopher.Schmidt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Erschienen in:70th International Astronautical Congress, IAC 2019
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
ISSN:00741795
Status:veröffentlicht
Stichwörter:CubeSat; QKD; QRNG; Quantum Encryption
Veranstaltungstitel:Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC
Veranstaltungsort:Washington
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:21 Oktober 2019
Veranstaltungsende:25 Oktober 2019
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Project PROSIRIS, R - OSIRIS Future
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Optische Satellitenlinks
Hinterlegt von: Rödiger, Benjamin
Hinterlegt am:22 Jul 2022 15:58
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:48

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