Forscher verschlüsseln Nachrichten mit Photonen
	EU-Netz hat Daten mit quantenmechanischen Methoden über Kilometer verschickt
	Die Verschlüsselung per Quantenmechanik ist abhörsicher "Wir haben nun ein - auch zukünftig - absolut sicheres System zur Verteilung geheimer Schlüssel über ein ganzes digitales Netz", sagt John Rarity von der Universität Bristol. "Dieses System kann zukünftig niemals abgehört oder durchbrochen werden - auch nicht durch Fortschritte und die Weiterentwicklung der Computerleistung." Am Mittwoch, 8. Oktober 2008 haben Wissenschaftler eines internationalen Teams in Wien ein Experiment zur Quantenkryptographie gestartet.

"In der Quantenmechanik ist die grundlegende Idee, dass du nichts beobachten kannst, ohne es zu stören", sagt Philippe Grangier vom französischen Nationalzentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS). Bei der quantenmechanischen Verschränkung trifft ein Laserstrahl auf einen Kristall und erzeugt zwei identische Lichtteilchen. Diese Zwillingsphotonen "wissen" voneinander: Verändert man den Zustand eines der beiden, reagiert das andere sofort - wie weit es auch entfernt ist. Hört man ein Photon ab, verändert es sich - der Lauschangriff ist bekannt. Aus den verschränkten Photonen erzeugten die Forscher einen Quantenschlüssel, der es ermöglicht, Nachrichten abhörsicher zu chiffrieren. Forscher überwinden theoretisch beliebig große Distanzen Große Distanzen per Quanten "Wir haben damit zwei große Probleme der Quantenkryptographie überwunden", sagt Christian Monyk von den "Austrian Research Centers". "Wir können sicherstellen, dass sich damit nicht nur zwei Partner, die sich vorher kennen und eine gemeinsame Glasfaserverbindung haben, miteinander verständigen können. Zudem haben wir damit das Distanzproblem überwunden: Quantenkryptografie funktioniert nur über eine limitierte Distanz von einigen Kilometern - mit der Netzwerkstruktur können wir beliebig weite Distanzen überbrücken." Im Versuchsnetz verbinden sieben Links Wien und St. Pölten über Glasfaserkabel miteinander über eine Strecke von 82 Kilometern. In jedem Knotenpunkt erzeugen Module die Schlüssel. Das Projekt baut auf den Versuchen Anton Zeilingers von 2004 auf: Bei seinem Feldversuch verschickten die Forscher seines Teams erfolgreich verschlüsselte Nachrichten per Laserlicht kilometerweit über die Dächer Wiens. Dazu versendeten die Wissenschaftler verschränkte Photonen zum acht Kilometer entfernten Millennium Tower. Dort wurden die Lichtblitze mit speziellen Teleskopen aufgefangen. Doch Luftströmungen verwirbelten die Photonen immer wieder. Auch die Teleskope mussten bis auf einen Durchmesser von 40 Zentimetern erweitert werden. Chaotisches Rauschen im Laser versteckt Nachrichten Abhören ist physikalisch ausgeschlossen Auch der Würzburger Physiker Prof. Wolfgang Kinzel schickt seine Nachrichten mit einem Laser - so, dass niemand die Botschaften mithören kann. "Ein chaotischer Laserstrahl wird mit einer Nachricht moduliert", erklärt Kinzel. Für einen Lauscher, bleibe die Botschaft verborgen, denn sowohl mit oder ohne Nachricht ändert sich die Intensität des Laserstrahles unregelmäßig und unberechenbar. Um das Signal wieder hervorzukitzeln, nutzt der Physiker einen Laserstrahl, der identisch verrauscht ist. Ein synchronisierter Partner-Laser kennt die Dynamik des sendenden Lasers und kann so den geheimen Text rekonstruieren. "Herkömmliche Verschlüsselungssysteme basieren auf Zahltheorie, einem mathematisches Verfahren", erläutert Prof. Kinzel den Vorteil seiner Methode. "Wenn aber morgen jemand kommt, der große Zahlen in Primzahlen zerlegen kann, dann ist es vorbei mit den modernen Verschlüsselungsverfahren." Eigentlich gilt der Lichtstrahl eines Lasers als Paradebeispiel für regelmäßige Bewegung: Die elektrischen und magnetischen Anteile der Lichtwelle schwingen absolut gleichmäßig im Takt mit der Frequenz der Welle. Ein Laser, dessen Lichtstrahl durch einen Spiegel wieder in sich selbst zurückgelenkt wird, kann chaotisch werden. Die Lichtwelle schwingt dann unregelmäßig und unberechenbar und reagiert empfindlich auf kleine Störungen. Mathematische Verfahren können alte Schlüssel knacken Herkömmliche Verschlüsselung kann geknackt werden "Die normale asymmetrische Kryptografie, die heutzutage verwendet wird, um Schlüssel auszutauschen kann von einem Tag auf den anderen unsicher sein", so Thomas Länger von den "Austrian Research Centers". "Es ist nicht mal bewiesen, dass es keine Verfahren gibt, mit denen es auf algebraische Art und Weise geknackt werden kann." Softwarespezialist Josef Pichlmayr sagt: "Wenn der Sender unsicher ist oder der Empfänger unsicher ist, dann hilft es mir natürlich nicht, wenn der Weg an sich sicher ist.", Herkömmliche Kupferleitungen können Quantenkryptographie nicht übertragen, notwendig sind die lichtleitenden Glasfasern. Am EU-Projekt "Entwicklung eines globalen Netzes zur sicheren Kommunikation auf Quantenkryptographie" (SECOQC) sind 41 Wissenschaftler beteiligt. Die Union hat mit 11,4 Millionen Euro in vier Jahren die Grundlagen für ein Quantenkryptographie-Netz geschaffen. Die Forscher stammen aus Deutschland, Österreich, der Schweiz, Belgien, der Tschechischen Republik, Dänemark, Frankreich, Italien, Schweden, Großbritannien, Kanada und Russland.

Was die Welt im Innersten zusammenhält Anton Zeilinger Spukhafte Fernwirkung Die Schönheit der Quantenphysik Verlag: Supposé ISBN 3-932513-60-6 Die "spontane gebrochene Symmetrie" kleinster Teilchen Eine Simulation, was die Welt im Innersten zusammenhält Quantensprung-Entdecker und ungewollt Revolutionär Ein körniges Weltall lässt den Quantenschaum brodeln Auf der tiefsten Ebene allen Seins ist das All nur Schaum Wo gar nichts ist, kann auch noch viel weniger sein Kosmologen und Astrophysiker stehen vor vier Rätseln Cern verschiebt Probeläufe an Teilchenbeschleuniger Bethke: "Grundlagenforschung dient der Gesellschaft" Jens Eisert lässt Photonenzwillinge kommunizieren Thorsten Weber spielt Billard mit Atomen und Molekülen Laser bringen Atomwolken fast zum absoluten Nullpunkt Wittgenstein-Preis an "Mister Atomchip" Schmiedmayer Raum und Zeit werden im Kefahuchi-Trakt ungültig Geisterhafte Fernwirkung in den Höhen des Wienerwalds Erstmals Beamen mit Atomen Ein Gas wie eine Perlenkette Physiker suchen den Ursprung der Welt "Man kann es nicht verstehen" Quantenmechanik visualisiert 100 Jahre Quantenmechanik Heisenberg im Alltag Der blinde Fleck der Physik Quantenzustände im Erd-Gravitationsfeld Forschung am Nullpunkt Beamen großer Teilchenmengen Die Physik setzt Grenzen Schneller als das Licht "Atom plus Atom gibt Vakuum" Photonen statt Elektronen Die Grenzen von Raum und Zeit erforschen Das Universum wird einfacher Stehendes Licht Quantenexperimente auf Alpengipfeln Wissenschaftler beamen Lichtquanten Welle = Teilchen

06.12.2005, zuletzt aktualisiert am 08.10.2008

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