#caféthesen weiterdenken! Abhörsichere Informationen per Laserblitz

Abhörsichere Informationen per Laserblitz

 

Foto: pixabay.com, CC0

In der Reihe #caféthesen weiterdenken! greifen wir aus jedem Junior Science Café eine These auf und diskutieren sie im Netz. Denkt mit!

Die Schülerinnen und Schüler des Niedersächsischen Internatsgymnasiums in Bad Bederkesa haben das Junior Science Café Sind Lichtleiter total abhörsicher? Quantenkryptografie mit Licht veranstaltet. Sie diskutierten mit dem Mathematikprofessor Jochen Rau der Hochschule RheinMain über die Energieform des Lichts und abhörsichere Verschlüsselung. Besonders interessant fanden wir folgende These:

Weil sich durch die Quanteneffekte "Verschränkungen und "Polarisation" detektieren lässt, ob ein Anzapfen stattgefunden hat, ist eine abhörsichere Kommunikation möglich.

Klingt nach einer revolutionären  Erfindung. Wird das denn von Geheimdiensten und Politikern schon genutzt? Und warum gibt es dann noch Abhörskandale?

Bisher ist die durch Quanteneffekte verschlüsselte Kommunikation nur über kleine Entfernungen möglich, da das Licht zum Beispiel über Glasfasern geleitet wird. Ist die Leitung zu lang, wird das Lichtsignal durch die Glasfaser zu schwach“, erklärt der Physiker Dominique Elser vom Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL). Elser und sein Kollege Kevin Günthner erforschen im Team um Prof. Dr. Gerd Leuchs, wie Quantenkryptografie weltweit nutzbar werden kann.

Der erste Teil des Problems ist also: Das Lichtsignal sollte auch über weite Strecken nicht abgeschwächt werden. Günthner: „Das funktioniert am besten in luftleerem Raum. Entscheidend bei der Übertragung von Quanteninformationen ist, dass die Quantenzustände erhalten bleiben. Die Codierung erfolgt beispielsweise in der Polarisation.“ Wow, das klingt kompliziert, vereinfacht lässt es sich so erklären: Polarisation ist die Schwingungsrichtung der Lichtwelle. Die kann zum Beispiel horizontal oder vertikal zum Lichtstrahl sein. Das ist also an sich noch kein Quanteneffekt. Die Quantenzustände sind Eigenschaften der einzelnen Lichtteilchen. Das kann zum Beispiel der Eigendrehimpuls, der sogenannte Spin sein, den jedes Lichtteilchen hat. Solche Eigenschaften lassen sich beeinflussen. Und mithilfe dieser Eigenschaften können Informationen vermittelt werden. Damit die der Empfänger noch lesen kann, darf das Lichtsignal jedoch nicht von Sonnenlicht oder Partikeln in der Luft geändert werden.

Wie das geht, testen die beiden Forscher und ihre Kollegen in Experimenten. Sie wollen herausfinden, ob und wie die Teilchen in der Atmosphäre und das Sonnenlicht die Informationen verändern, die in dem Lichtsignal verschlüsselt sind. Über wenige Kilometer haben sie die Übertragung der Lichtsignale in Erlangen bereits versucht und Laserblitze mit verschlüsselten Informationen durch die Stadt geschickt. Warum verwenden die Forscher hierbei Laserblitze? Diese seien relativ robust gegen Tageslicht, so Günthner. So könne das Sonnenlicht das Lichtsignal, das die Information trägt, nicht stören. Der Versuch ist geglückt: Die Informationen sind angekommen! „Im nächsten Schritt werden es zehntausende Kilometer sein. Wir werden den Laserstrahl von einem geostationären Satelliten auf eine Bodenstation auf der Erde schicken“, sagt Elser.
Das Ziel der Forscher: Satellitenquantenkommunikation – eine Technik, die eine weltweite, abhörsichere Kommunikation möglich machen kann.

Aber gibt es in der Verschlüsselungstechnik nicht immer einen Wettlauf zwischen Hackern und Sicherheitstechnikern? Es ist bestimmt nur eine Frage der Zeit, bis diejenigen wieder einen Weg gefunden haben, die illegalen Zugang zu den verschlüsselten Informationen wollen. Oder was denkt ihr?

 

Foto: Yuri Samoilov, System Lock, CC BY 2.0


10. März 2016, 08:38      Babette Jochum      Kryptografie Quanten Verschlüsselung Physik      weiterdenken!

Kommentare

Datenschutzhinweise: Wir speichern beim Kommentieren keine IP-Adressen. Weitere Informationen finden Sie in unserer Datenschutzerklärung.