Quantenschlüsselaustausch
Die Quantenkryptographie ist eine Methode zum sicheren Schlüsselaustausch zwischen zwei Kommunikationspartnern. Es ist also kein kryptographisches Verfahren im klassischen Sinne, sondern es wird eine feste Anzahl Zufallszahlen von einer Station zu einer anderen Übertragen. Diese Zufallszahl kann dann zur Verschlüsselung von einer Nachricht verwendet werden (z.B. im One-Time-Pad-Verfahren).
Theorie
Die Quantenkryptographie beruht auf der Verschränkung von Photonen. Wenn der Sender nur ein einziges Photon mit einer bestimmten Polariation auf die Reise schickt, dann kann der Empfänger diese Information empfangen. Es ist aber auf Grund der Quantenmechanik nicht möglich dieses eine Photon in der Polarisation in der es ausgesandt wurde zu kopieren (man spricht in diesem Zusammenhang dann von "Klonen". Somit ist auch die Man-in-the-middle-Attacke nicht möglich: Ein Angreifer kann nicht die Verbindung abhören - es ist auf Grund der Prinzipien der Quantenmachanik nicht möglich.
Ein Verfahren zur Übertragung der Schlüssel in der Quantenkryptographie heisst BB84, da es 1984 von Charles Bennett und Gilles Brassard veröffentlicht wurd. Mittlerweile gibt es andere wichtige Verfahren, die auch immer weiterentwickelt werden.
Grundsätzlich gibt es zwei Verfahren bei der Quantenkryptographie:
- Nur eine Quelle schickt verschränkte Photonen aus, und die andere Seite empfängt diese.
- Es gibt eine Quelle von verschränkten Photonen, die diese an beide Stationen verschickt: An den Sender und an den Empfänger. Wenn die eine Station etwas misst, dann ist es auch klar, was die andere Station gemessen hat.
Praxis
Schon 1989 wurde der erste Setup von IBM in Yorktown aufgebaut. Mittlerweile wurde die Quantenkryptographie schon in den Alpen ausprobiert: Ein Einzelphotonenlichtstrahl wurde durch 23 km Luft von einer Station zur anderen geschickt.
Weblinks
- Quantenkryptographie - Wissenschaftler konnten ein System herstellen, dass nur ein Photon erzeugt
- »Es stellt sich letztlich heraus, dass Information ein wesentlicher Grundbaustein der Welt ist« - Interview mit Prof. Dr. Anton Zeilinger
- Plug&Play mit Quantenkryptografie - Schweizer Physikern ist es gelungen, einen Quantencode über eine Distanz von 67 Kilometern zu übermitteln
- Neuer Weltrekord zwischen Zug- und Karwendelspitze - Einem deutsch-englischen Forscherteam ist es gelungen, Nachrichten über eine Entfernung von 23,4 Kilometern abhörsicher zu übertragen
- Bob und Eve tun es im Quantenland - Einsatz von kontinuierlichen Variablen anstatt Q-Bits
- Navajo für alle - Quantenkryptografie wird kommerziell - Militärs und Geheimdienste stehen schon Schlange