Новая система используется для обмена симметричными ключами между сторонами с целью шифрования сообщений таким образом, чтобы они не могли быть прочитаны третьими лицами. В сотрудничестве с Deutsche Telekom исследователям во главе с профессором физики Томасом Вальтером удалось создать квантовую сеть, масштабируемую с точки зрения количества пользователей и в то же время надежную без необходимости в надежных узлах. В будущем такие системы могли бы защитить критически важную инфраструктуру от растущей опасности кибератак. Кроме того, между различными правительственными объектами в крупных городах можно было бы установить защищенные от прослушивания соединения.

Система, разработанная исследователями из Дармштадта, позволяет осуществлять так называемый квантовый обмен ключами, предоставляя нескольким участникам звездообразной сети общее случайное число. Отдельные кванты света, так называемые фотоны, распределяются среди пользователей в сети связи для вычисления случайного числа и, таким образом, цифрового ключа. Благодаря квантовым физическим эффектам эти ключи особенно безопасны. Таким образом, связь особенно хорошо защищена, и существующие атаки на подслушивание могут быть обнаружены.

До сих пор такие методы квантового ключа были технически сложными и чувствительными к внешним воздействиям. Система Дармштадтской группы из Центра совместных исследований CROSSING основана на специальном протоколе. Система распределяет фотоны из центрального источника среди всех пользователей сети и устанавливает безопасность квантовых ключей с помощью эффекта так называемой квантовой запутанности. Этот квантово-физический эффект создает корреляции между двумя частицами света, которые наблюдаются даже тогда, когда они находятся далеко друг от друга. Свойство частицы-партнера может быть предсказано путем измерения свойства легкой частицы из пары.

Поляризация часто используется как свойство, но это обычно нарушается в стеклянных волокнах, используемых для передачи, из-за воздействий окружающей среды, таких как вибрации или небольшие изменения температуры. Однако Дармштадтская система использует протокол, в котором квантовая информация кодируется в фазе и времени прихода фотонов и поэтому особенно нечувствительна к таким помехам. Впервые группе удалось обеспечить сеть пользователей квантовыми ключами с помощью этого надежного протокола.

Высокая стабильность передачи и масштабируемость в принципе были успешно продемонстрированы в ходе полевых испытаний совместно с Deutsche Telekom Technik GmbH. В качестве следующего шага исследователи из университета Дармштадта планируют подключить к своей системе другие здания в городе.