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)

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.