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23.12.2018

Quantenverschlüsselung wird massentauglich

Quantenverschlüsselung wird massentauglich

Erste Versuche mit vier Teilnehmern geglückt - Hacker haben keine Optionen zum Eingreifen


Aufwendiger Versuchsaufbau zur Quantenkryptografie (Foto: ait.ac.at, iqoqi.at)
Aufwendiger Versuchsaufbau zur Quantenkryptografie (Foto: ait.ac.at, iqoqi.at)

Wien (pte014/13.12.2018/12:30) - "Alice" und "Bob" haben Gesellschaft bekommen, ebenfalls ein Pärchen. Alice ist in der quantenwissenschaftlichen Welt der Name eines Senders, der quantenkryptografisch verschlüsselte Botschaften verschickt, "Bob" der Empfänger, der diese entschlüsselt. Diese Methode ist absolut abhörsicher, bisher aber auf zwei Teilnehmer beschränkt und damit für das Internet mit Milliarden Teilnehmern ungeeignet.

Aus Duo wird Quartett

Jetzt ist es einem Team um Rupert Ursin vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften http://iqoqi.at und Forschern des Austrian Institute of Technology http://ait.ac.at gelungen, aus dem Duo ein Quartett zu machen - ein erster Erfolg auf dem Weg zur Massentauglichkeit. Bei der quantenkryptografischen Verschlüsselung werden einzelne Lichtteilchen (Photonen) polarisiert. Sie schwingen gleich, auf und ab beispielsweise oder hin und her. Diese Photonen werden auf klassischem Weg zum Empfänger geschickt. Der probiert seine Filter aus, bis er die Art der Polarisation bestimmt hat. Diese Filter übermittelt er an den Sender.

Dieser quantenkryptografische Schlüssel lässt sich nutzen, um Botschaften so zu verändern, dass Hacker keine Chance haben. Denn die Polarisation lässt sich nicht bestimmen, ohne den Zustand der Lichtteilchen zu verändern. Das ist eine quantenphysikalische Gesetzmäßigkeit, die nichts mehr zu tun hat mit normaler Mathematik. Versucht man es doch, wird die Übertragung gestört, der Hack fliegt auf.

Quantennetzwerk für alle

Die Wiener Forscher haben eine neue Netzwerkarchitektur entworfen und stellten sie in einem Experiment auf den Prüfstand. Sie schlossen vier Teilnehmer an das Quantennetzwerk an und versorgten diese mit einzelnen, identisch polarisierten Lichtteilchen. Jeder Tester bestimmte dann die Polarisation. Das Ergebnis ist zwar gemäß den Gesetzmäßigkeiten der Quantenphysik bei jedem zufällig, jedoch bei beiden Teilen eines Photonenpaares immer identisch. So können alle Teilnehmer miteinander kryptografische Schlüssel erzeugen und für eine abhörsichere Kommunikation verwenden. "Damit ist gezeigt, dass Quantennetzwerke Realität werden können - für Jedermann", sagt Ursin. Nun wollen die Forscher beweisen, dass sich die neue Quanten-Netzwerkarchitektur auf weitere Teilnehmer ausdehnen lässt.