Eine neue Ära der Datensicherheit

29. April 2004, 13:51
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Experimentalphysiker haben erstmals öffentlich gezeigt, wie Quantenkryptografie funktioniert - mit Grafik

Wien - Steinsaal des Wiener Rathauses, Mittwochvormittag: Wissenschafter und Politiker sitzen am Podium, dahinter eine Videoübertragung des Experiments - die erste quantenkryptografische Banküberweisung. Eine Spende der Bank Austria an das Institut für Experimentalphysik der Universität Wien, die auf der Basis von verschränkten Lichtteilchen verschlüsselt angewiesen wird, soll eine neue Ära der Datensicherheit einläuten.

Im Kassensaal der Bank steht ein Gerät, das vage an eine auf ein Brett genagelte Autobatterie erinnert, aus der ein gelbes Kabel führt: "Der integrierte Laser erzeugt ein blauviolettes Licht, das Photonen zu Photonenpaaren verschränkt", erklärt Experimentalphysiker Anton Zeilinger.

"Verschränkung"

Unter "Verschränkung" verstehen Quantenphysiker, dass zwei Photonen (Lichtteilchen), selbst wenn sie Lichtjahre voneinander entfernt wären, miteinander verbunden sind wie Zwillinge. Misst man den Zustand - etwa die Polarisation (vertikal oder horizontal, ähnlich dem Code Null oder Eins beim Computer) - von nur einem Teilchen, erfährt man auch die Eigenschaft des anderen. Mehr noch: Erst durch die Messung des Zustandes eines Teilchens legt man diesen überhaupt fest und überträgt ihn zeitgleich auf das andere. Welchen Zustand das Photon einnimmt, ist völlig zufällig. Denn der Zustand wird erst durch die Messung.

Wie "Schrödingers Katze"

Eine anschauliche Erklärung für dieses Phänomen bietet "Schrödingers Katze": Dieses Tier ist eingesperrt in einer Kiste mit einer Apparatur, die, gesteuert durch radioaktiven Zerfall, die Katze in einer Stunde mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 Prozent tötet. Die Frage ist nun, in welchem Zustand sich die Katze nach einer gewissen Zeit befindet, wenn man nicht in die Kiste schaut - analog zur Frage nach dem Zustand eines Photons, solange man nicht misst. Erwin Schrödinger beantwortete die Frage damit, dass das Tier gleichzeitig lebendig und tot ist. Erst wenn man die Kiste öffnet, manifestiert sich der Zustand in einer hundertprozentig lebendigen oder hundertprozentig toten Katze.

Der absolute Zufall

Durch das Phänomen der Verschränkung ist also der absolute Zufall gegeben, der sich jedoch an zwei Orten in identischer Ausformung zeigt: die Voraussetzung für Quantenkryptografie. Eine Botschaft - die Banküberweisung - wird digital kodiert, herkömmlich in eine Folge von Null und Eins umgewandelt. Dann wird der Text mit verschränkten Photonen verschlüsselt, die sich ganz zufällig ordnen und diese Ordnung bei Sender und Empfänger zeigen (siehe Grafik). Und zwar nur bei diesen beiden. Für die quantenkodierte Bankanweisung wird eines der verschränkten Photonen via Glasfaserkabel zum Empfänger geschickt, das andere bleibt in der Bank. Die Messung findet erst statt, wenn das Photon beim Empfänger ist. Der Schlüssel ist somit beim Empfänger und beim Sender gleichzeitig, kann nicht unterwegs geknackt werden.

Banken und Unternehmen könnten die Methode künftig zur Verschlüsselung ihrer Fakturen und beim Transfer ständig wachsender Datenberge einsetzen. Der Bau von serienreifen Geräten, die in bestehende Computersysteme integrierbar sind, werde mindestens noch fünf Jahre dauern, sagte Zeilinger. (east, fei/DER STANDARD, Printausgabe, 22.4.2004)

Gute Gründe für den Einsatz von Quanten- Phänomenen Technologie gewährt Abhörsicherheit

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    Der Wiener Professor für Experimentalphysik Anton Zeilinger demonstriert den weltweit ersten Überweisungstransfer mittels Quantenkryptografie.

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