China vor kurzem gestartet ein Satellit in den Orbit mit einer einzigartigen Eigenschaft: Es hat die Fähigkeit, Informationen sicher zu senden, nicht mit mathematischer Verschlüsselung, sondern unter Verwendung der fundamentalen Gesetze der Physik. China wird das erste Land sein, das dieses Kunststück erreicht, und es markiert einen Meilenstein in der Entwicklung von Quantentechnologien.

Das nächste Revolution in der Technologie verspricht, grundlegende Gesetze der Physik zu umfassen, um Vorrichtungen zu ermöglichen, Operationen durchzuführen, die jenseits der Grenzen der gegenwärtigen Elektronik sind. Das Potenzial von Quantencomputern, um einige der größten zu bewältigen komplexe mathematische Probleme ist sehr aufregend. Aber die Informationssicherheit durch die Quantenkommunikation könnte genauso wichtig sein.

Unsere Gesellschaft ist stark auf digitale Kommunikation angewiesen. In den letzten drei Jahren haben wir gesendet Mehr Info durch das Internet, als vor dieser Zeit in der gesamten menschlichen Geschichte mitgeteilt worden war. Ein großer Teil dieser Daten ist sensibel und wir möchten sie oft vor neugierigen Blicken schützen. Aber wie können wir der Kommunikation über das Internet vertrauen, wenn sie sich auf Daten stützt, die durch Ketten potentiell unbekannter Computer laufen? Einen Platz in einer dieser Ketten einzunehmen und die Daten im Vorübergehen auszuspionieren, scheint allzu einfach zu sein.

Die derzeitige Lösung für diese Kommunikationsherausforderung besteht darin, komplexe Mathematik in einer Reihe von Algorithmen zu verwenden, die als bekannt sind Public Key Kryptographie. Aber die zunehmende Macht von Computern und der Einfallsreichtum von Hackern öffnet immer mehr Risse in dieser mathematischen Rüstung. Eine ideale Lösung für dieses Problem würde nachweisbare Informationssicherheit bieten und die Sicherheit unserer persönlichen Informationen garantieren. Hier tritt die Quantenphysik ein.

Lasertechnologie

Die Technologie an Bord Chinas neuer Satellit ist einfach im Design und fast magisch im Betrieb. Ein spezieller Kristall teilt einen Laser in zwei Strahlen, die dann zu unabhängigen Empfangsstationen auf der Erde geleitet werden. Diese Strahlen teilen eine Eigenschaft der Quantenmechanik, die als Verschränkung bekannt ist, die sie miteinander verbindet, selbst wenn sie weit voneinander entfernt sind. Aktionen, die an einem Strahl ausgeführt werden, wirken sich auch auf den anderen Strahl aus.

Der Trick, Kommunikation zu sichern, liegt in dieser seltsamen Beziehung zwischen den beiden Strahlen. Die Verbindung wird verwendet, um zufällige Daten von einer Empfangsstation zu der anderen zu senden. Diese Daten können im Wesentlichen als komplexes Passwort erfasst und verwendet werden, um Daten zu verschlüsseln, die über einen öffentlichen Kanal wie das Internet gesendet werden. Diese Methode der Kommunikation wurde von einem berühmten Quantenphysiker erfunden, Artur Ekert. Entscheidend ist es erwiesen sich als sicher gegen Abhören und Hacken. Im Gegensatz zur komplexen Mathematik der konventionellen Kryptographie kann die Quantenphysik nicht betrogen, ausgetrickst oder rückentwickelt werden.

Chinas neuer Satellit ist ein wichtiger Schritt hin zu einer wirklich sicheren Kommunikation, da er die Übertragung von Quantendaten über extreme Distanzen zwischen zwei Orten ermöglicht. Im Moment sind mit nur einem Satelliten die Fähigkeiten der Technologie begrenzt, aber es ist leicht zu sehen, wie sie sich skalieren wird, wenn mehr Satelliten gestartet werden und sich die Leistung verbessert.

Das nächste wichtige Stück zu diesem Puzzle liegt am gegenüberliegenden Ende der Längenskala. Der Großteil der Kommunikation fließt entlang von Ketten, und die Stärke einer Kette ist nur so gut wie ihr schwächstes Glied. Für die praktische Quantenkommunikation benötigen wir in unsere Computer und Smartphones integrierte Geräte, die ähnlich wie der Quantensatellit Daten austauschen. Diese Geräte sind zum Glück gleich um die Ecke. In ein paar Jahren können wir auf digitale Lauschangriffe zurückblicken massive Informationsverstöße aus Datenbanken als ein in der Vergangenheit vergrabenes Problem.

Über den Autor

Robert Young, Leser der Quanteninformation, Lancaster University

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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