Quantenpower für Gesundheit und Cybersecurity

Von der Revolution der Quantenphysik bis zur Absicherung digitaler Kommunikation: Bei ihrer Antrittsvorlesung an der Interdisciplinary Transformation University (IT:U) zeigten die Gründungsprofessorinnen Beatrix Hiesmayr und Johanna Ullrich, wie sich Medizin, Computertechnologie und Cybersicherheit durch ihre Forschung an Zukunftstechnologien grundlegend verändern könnten.

Im Mittelpunkt der Forschung von Beatrix Hiesmayr, IT:U Gründungsprofessorin für Quantum Information (Quanteninformation), steht die sogenannte zweite Quantenrevolution – der Übergang von der theoretischen Beschreibung quantenphysikalischer Phänomene hin zur gezielten Nutzung dieser Effekte in praktischen Anwendungen. Besonders das Phänomen der Quantenverschränkung spielt dabei eine Schlüsselrolle. Es beschreibt die Eigenschaft, dass miteinander verbundene Teilchen unabhängig von ihrer Distanz miteinander korreliert bleiben.

„Ihre zugrunde liegenden Prinzipien unterscheiden sich fundamental von jenen, die heutigen Geräten zugrunde liegen. Das ist eine neue Ressource, jetzt geht es um die Frage, wie wir sie einsetzen“, erklärt Hiesmayr, die im April 2026 von der Österreichischen Physikalischen Gesellschaft (ÖPG) als Physikerin des Monats ausgezeichnet wurde.

Ein Quantensprung in der medizinischen Bildgebung

Ein besonders vielversprechender Anwendungsbereich ist die medizinische Bildgebung. In Zusammenarbeit mit einem internationalen Forschungsteam aus Polen arbeitet Hiesmayr an der Weiterentwicklung bildgebender Verfahren, die Ähnlichkeiten mit PET-Scannern (Positronen-Emissions-Tomographie) aufweisen. Ziel ist es, Bilddaten mithilfe quantenphysikalischer Methoden zu verbessern und sogenannte „Quanten-Fingerabdrücke“ sichtbar zu machen. „Das könnte Ärztinnen und Ärzten mehr Indikatoren geben und damit eine frühere Erkennung von Krankheiten wie Krebs ermöglichen“, so Hiesmayr. Ein weiterer Vorteil: Die Technologie könnte langfristig kostengünstiger produziert werden und damit auch kleineren Spitälern zugänglich sein.

Schutz vor dem digitalen Blackout

Quantenbasierte Verfahren gelten zudem als vielversprechender Ansatz für nahezu abhörsichere Verschlüsselungssysteme. Entsprechend dem interdisziplinären Charakter der IT:U, forscht Johanna Ullrich, Gründungsprofessorin für Security, darüber hinaus an den Schwachstellen heutiger digitaler Infrastrukturen. Sie analysiert, wie Angreifer Systeme ausnutzen könnten – lange bevor reale Schäden entstehen. „Wir fragen, ob ein System etwas tun kann, das es nicht sollte. Sicherheit lässt sich nur schwer beweisen, ist aber essenziell. Der Ausfall zentraler Dienste kann Institutionen und Infrastrukturen schlagartig lahmlegen, mit potenziell gravierenden Folgen“, sagt Ullrich.

Ihre Forschung zeigt, dass selbst verschlüsselte Messenger-Dienste wie WhatsApp oder Signal über Metadaten angreifbar sind: Aus Nutzungs- und Zeitmustern lassen sich Rückschlüsse auf Verhalten, Netzwerke und Geräte ziehen. Sie plädiert daher für Defense-in-Depth-Strategien, bei denen mehrere Schutzmechanismen parallel greifen, um Ausfälle einzelner Systeme abzufedern, und warnt zugleich vor zu großer Abhängigkeit von internationalen Technologieanbietern. Darüber hinaus analysiert sie kritische Infrastrukturen wie Stromnetze und nutzt Internetdaten zur frühzeitigen Erkennung von Bedrohungslagen, etwa im Kontext geopolitischer Konflikte.

Prof. Beatrix Hiesmayr ist Gründungsprofessorin für Quantum Information. Ihre Forschung konzentriert sich auf Quantenverschränkung und Quanteninformation. Mehr: Beatrix Hiesmayr | IT:U

Prof. Johanna Ullrich ist Gründungsprofessorin für Security und forscht an der Schnittstelle von IT und klassischer Ingenieurwissenschaft, insbesondere zu kritischen Infrastrukturen und Netzwerksicherheit. Mehr: Johanna Ullrich | IT:U