Die quantenmechanische Verschränkung von Lichtteilchen wurde von Quantenforschern vom Wiener Institut für Quantenoptik und Quanteninformation eingesetzt. | Bildquelle: dpa

Kommunikation im Netz Abhörsicher mithilfe der Quantenphysik?

Stand: 16.12.2018 12:13 Uhr

Wer im Internet miteinander kommuniziert, hinterlässt unweigerlich Spuren. Wiener Forscher wollen jetzt ein Verfahren entwickelt haben, das die Kommunikation auch in einem größeren Netzwerk abhörsicher macht.

Die Quantenkryptografie will in Zukunft eine abhörsichere Kommunikation im Internet ermöglichen. Österreichische Forscher haben nun - nach eigenen Angaben - eine wichtige Hürde auf diesem Weg genommen. Ihnen gelang, dass vier Teilnehmer eines Netzwerkes abhörsicher kommuniziert haben. Die Wissenschaftler um Rupert Ursin vom Wiener Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften haben ihre Forschung im britischen Fachblatt "Nature" vorgestellt. Nach Angaben der Wissenschaftler lässt sich das Netzwerk einfach erweitern - und könnte so für eine breite Anwendung infrage kommen.

Herkömmliche Verschlüsselungstechnologien bieten nur relativen Schutz, sagt Rupert Ursin von der Akademie der Wissenschaften im Gespräch mit dem ORF. "Wenn ich meine E-Mails lese, könnte ein Dritter im Prinzip beliebig viele Kopien davon anfertigen - und es würde niemand bemerken. Bei der Quantenkryptografie ist das unmöglich. Wenn Hacker versuchen, eine Quantenbotschaft zu belauschen, hinterlassen sie unweigerlich eine Spur. Das ist ein Naturgesetz."

Die Quantenkryptographie nutzt dabei ein Phänomen der Quantenphysik. Nach deren Regeln können zwei Teilchen einen gemeinsamen Zustand bilden, auch wenn sie anschließend über weite Entfernungen getrennt werden. In diesem Zustand der Verschränkung sind die Eigenschaften der beiden individuellen Teilchen unbestimmt. Wird dann bei einem der beiden Teilchen eine Eigenschaft wie beispielsweise die Schwingungsrichtung gemessen, nimmt das andere Teilchen augenblicklich eine korrespondierende Eigenschaft an. Die Verschränkung endet. Auf diese Weise ist es möglich, abhörsicherer Schlüssel bei Sender und Empfänger zu erzeugen.

Quantenforscher vom Wiener Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften realisierten ein quantenkryptographisch verschlüsseltes Netzwerk. | Bildquelle: dpa
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Quantenforscher vom Wiener Institut für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften realisierten ein quantenkryptographisch verschlüsseltes Netzwerk.

Lauscher können Anwesenheit nicht verschleiern

Entscheidend ist: Der Schlüssel kann von Hackern nicht abgefangen werden. Denn es werden nur einzelne Lichtteilchen (Photonen) ausgetauscht. Und nach den Gesetzen der Quantenphysik ist es unmöglich, den Quantenzustand eines einzelnen Lichtteilchens ohne Fehler zu kopieren. Ein Lauscher kann seine Anwesenheit daher nicht verschleiern und würde sich sofort verraten. Die verschlüsselte Nachricht wird dann auf klassischem Weg ausgetauscht.

Bisher nur bei zwei Teilnehmern nachgewiesen

Bisher ließen sich auf diese Weise meist jedoch nur zwei Teilnehmer mit einer garantiert abhörsicheren Leitung verbinden. Weitere Verbindungen seien kompliziert, fehleranfällig und mit Kommunikationseinschränkungen behaftet.

Das Team versorgte nun vier Teilnehmer aus einer zentralen Quelle mit verschränkten Photonen, sodass alle vier miteinander kryptographische Schlüssel erzeugen und für eine abhörsichere Kommunikation verwenden konnten. "Ein entscheidender Vorteil dieser Architektur ist ihre Flexibilität", betont Ursin in einer Mitteilung der Akademie. "Wir sind damit in der Lage, neue Kommunikationspartner in das Quantennetzwerk zu integrieren - und zwar mit lediglich minimalen Eingriffen. Damit ist gezeigt, dass Quantennetzwerke Realität werden können - für Jedermann."

Über dieses Thema berichtete Deutschlandfunk am 16. Dezember 2018 um 13:00 Uhr.

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