Das Forschungsquartett – dieses Mal in Kooperation mit der Max-Planck-Gesellschaft
Quantenkryptographie: absolut abhörsicher
In der Welt der Quantenphysik gelten andere Regeln – verwirrend, aber auch nützlich, zum Beispiel für die sogenannte Quantenkryptographie. Winzige Quantenteilchen können im subatomaren Raum zwei Zustände gleichzeitig annehmen, sich in zwei Richtungen zur gleichen Zeit drehen und somit nicht kopiert werden.
Diese Eigenschaften widersprechen den Regeln der klassischen Physik und machen Quantenmechanik zu einem komplizierten Forschungsgebiet. Aber auch zu einem sehr vielversprechenden. Denn wenn die Regeln der klassischen Naturgesetze nicht mehr gelten, dann können sie auch nicht angewandt werden. Das macht die Quantenbits – die kleinste Informationseinheit der Quanten – zu absolut abhörsicheren Informationen: Niemand kann einen Quantenschlüssel knacken.
In der klassischen Welt kann man Informationen knacken. Das liegt zum Teil auch daran, weil man sie kopieren und beliebig häufig versuchen kann, an diese Information heranzukommen. In der Quantenwelt geht das nicht: Wenn ich in der Quantenwelt einen Informationsträger abhören will, dann zerstöre ich die Information.
Prof. Gerhard Rempe, Direktor des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik
Foto: MPGFür weitere Entfernungen noch ungeeignet
Quantenkryptographie wird bereits in einigen Bereichen eingesetzt, beispielsweise im Finanzwesen. Datensicherheit spielt aber fast überall in unserem digitalen Alltag eine Rolle, zum Beispiel für die Verschlüsselung von E-Mails oder Signaturen für Websites.
Für einen sicheren Informationsaustausch über eine längere Strecke ist diese Technik aber noch zu ineffizient, denn die Photonen, also Lichtteilchen, über welche die Quantenbits verschickt werden, haben nur eine geringe Reichweite und werden zu schnell von der Umgebung absobiert oder umgelenkt.
Wie eine Art Sendungsverfolgung helfen könnte, das Problem der geringen Reichweite von Quantenpost zu lösen, weiß Gerhard Rempe. Zusammen mit seinem Team vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik hat er einen Weg gefunden, wie effizienter mit Quantenbits kommuniziert werden kann. detektor-fm Redakteurin Luisa Heinrich hat mit dem Wissenschaftler darüber gesprochen und taucht in dieser Folge zusammen mit detektor.fm-Moderator Yannic Köhler in die Welt der Quanten ein.