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Durchbruch in der Quantenkryptografie

Abhörsicheres Quanten-Telefonat zwischen China und Österreich geglückt

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von Benjamin Krämer -

Quantentelefonie ist der Traum eines jeden Datenschützers. Was bisher als vage Zukunftsmusik galt, ist chinesischen und österreichischen Wissenschaftlern jetzt geglückt. Das erfolgreiche Experiment lässt hoffen auf ein zukünftiges, sicheres Quanteninternet, auf das schon lange spekuliert wird. Aber wie geht das eigentlich?

"Geisterhafte Fernwirkung" – so nannte Einstein das Phänomen der Quantenverschränkung spöttisch. Keine Panik! Was kompliziert klingt, lässt sich relativ einfach erklären und seit neuestem auch nachweislich nutzen. Quanten sind die kleinsten Teilchen des beobachtbaren Universums, im Grunde genommen also das, was früher einmal Atome waren. Spannend bei Quanten ist jedoch, dass diese Elementarteilchen als eben das, als Teilchen, vorliegen und als Welle, beziehungsweise Schwingung. Die Quantenverschränkung besagt, dass wenn sich der Zustand eines Quants verändert, sich auch der Zustand des 'Nachbarquants' entsprechend mitverändert. Diese Eigenschaften wollten Forscher der Akademien der Wissenschaften aus Peking und Wien für sich nutzen und konnten nun nachweisen: Das geht!

Ein Quantum Trost für Sicherheitsexperten

Was sind Quanten?

Ein Quant ist ein Elementarteilchen und zwar das kleinste uns bekannte im Universum. Anders als "normale" Teilchen, ist es als Schwingung und Teilchen an einem Ort und gleichzeitig an mehreren Orten messbar und zwar in unterschiedlicher Stärke. Wäre ein Teilchen ein Tropfen im Ozean, könnte man seine Position und sein Verhalten bestimmen. Stark vereinfacht: Ein Quant wäre der Tropfen und gleichzeitig überall im Ozean in unterschiedlicher Größe messbar.

Geschafft haben die Forscher, die für das Experiment passenderweise Bilder von Erwin Schrödinger und dem chinesischen Philosophen Micius austauschten, das über Laser. Sie sendeten die quantenverschlüsselten Signale über extra dafür gebaute Satelliten in den Orbit und dann über Zwischenstationen am Boden von Peking nach Wien. Das Photonen- also Lichtsignal konnte zum ersten Mal über große Entfernungen von bis zu 1.200 Kilometern weitergeleitet werden und ermöglichte ein störungsfreies Telefonat. Abhören lässt sich das Signal nicht: Einerseits gibt es für das Abhören von gerichteten Lichtstrahlen keine geeigneten Vorrichtungen und zweitens würde jede Beobachtung sofort bemerkt. Da Quanten ihr Wellenmuster bei Beobachtung verändern, würde es sofort bemerkt – und das abgefangene Signal nicht mehr das Original sein.

Quanteninternet rückt in greifbare Nähe

Das Quanteninternet, das auf derselben Technologie und Vorgehensweise fußen würde, ist aktuell Objekt größter Forschungsanstrengungen. So investiert die Bundesregierung jetzt 180 Millionen Euro für die Forschung daran. "Mit der Quanten-Verschlüsselung können wir im Prinzip so sicher kommunizieren, dass die Spione der Nachrichtendienste keine Chance haben, uns abzuhören", sagt Christian Deppe, Mathematiker an der Universität Bielefeld, kürzlich Treffpunkt der weltweit führenden Forscher auf dem Gebiet der Quanten-Kommunikation. Das wäre eine Revolution, zu der hinzukommt, dass eine weltweite Vernetzung von Quantencomputern dazu führen würde, dass dieses Netzwerk milliardenfach schneller rechnen könnte als die derzeit schnellsten Supercomputer. Lange Ladezeiten dürften dann passé sein – und Firewalls auch.

In folgendem Video bekommt ihr das Thema Quantenkryptografie anschaulich erklärt:

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