Zeitung Heute : Der perfekte Schlüssel nur aus Licht

Forscher wollen sensible Daten durch Tricks aus der Quantenphysik absichern. Erste Ergebnisse werden noch dieses Jahr erwartet

Patricia Pätzold

„Jeder heute auf dem Markt befindliche Verschlüsselungscode ist knackbar“, sagt der Physiker Dieter Bimberg. „Es kommt nur auf die Größe des Rechners an, den man dafür einsetzt.“ Das ist die deprimierende Botschaft für alle Freunde des Online-Bankings. Die gute Nachricht lautet: „Wir haben eine auf der Quantenmechanik basierende Methode in der Hand, mit der wir Codeknacker ein für allemal aussperren werden: die Quantenkryptografie.“

Was macht die TU-Physiker so sicher, diese Idee tatsächlich umsetzen zu können? Um einen Text zu übermitteln, den außer Sender und Empfänger niemand lesen kann, wandelt man den Klartext mit Hilfe eines Verschlüsselungsverfahrens, eines Algorithmus, in einen Geheimtext um. Die Wissenschaft dazu nennt man Kryptografie. Die Kryptoanalyse macht aus dem geheimen wieder einen lesbaren Text.

Dies war bisher vor allem eine Domäne der Mathematiker. Jetzt gehen die Berliner Physiker einen neuen Weg, wie Anatol Lochmann erklärt. „Unser Verfahren basiert auf der effizienten Aussendung eines Schlüssels mittels einzelner polarisierter Lichtteilchen, Photonen genannt, die von nur wenige Nanometer großen Quantenpunkten ausgesandt werden“, sagt der Doktorand aus Bimbergs Team. „So eine Sendung kann man nicht anzapfen, ohne dass es sofort bemerkt wird. Das widerspräche der Natur: Denn von zwanzig Lichtteilchen würde plötzlich eins fehlen.“ Auf diese Idee hat Lochmann zusammen mit seinem Kollegen Robert Seguin und weiteren Mitarbeitern der Arbeitsgruppe bereits ein Patent angemeldet.

Nicht von ungefähr muss er das Verfahren schützen. Die Verschlüsselung geheimer Botschaften ist ein alter Menschheitstraum. Viele Wissenschaftler auf der ganzen Welt arbeiten an der Lösung dieses Problems. Früher galt es vor allem, militärische und strategische Geheimnisse sicher zu übermitteln. Heute werden sensible Daten in vielen Bereichen des gesellschaftlichen Lebens ausgetauscht. Bei Geldgeschäften beispielsweise, bei Warenbestellungen oder der Übermittlung von Firmendaten und Prüfungsmaterialien. Vor allem die Wirtschaft ist sehr daran interessiert, ihren Kunden eine sichere Verbindung bereit zu stellen.

Wirklich unknackbar war bisher kein Code. Schon vor 2500 Jahren verschlüsselten die Spartaner ihre wichtigen Botschaften mit einer Art Papyrusrolle, der „Skytale“. Cäsar benutzte einfache Verschiebechiffren. Um 1586 erfand der Franzose Blaise de Vignère, die nach ihm benannte bekannteste alphabetische Verschlüsselung, zu deren Entzifferung ein zusätzliches Codewort notwendig war, das man ständig wechseln konnte.

Berühmt wurde im Zweiten Weltkrieg die von deutschen Ingenieuren entwickelte Chiffriermaschine „Enigma“ mit austauschbaren Walzen. Doch auch dieser Code wurde mit Hilfe des britischen Mathematikers Alan Turing entschlüsselt, nachdem eine „Enigma“ aus einem deutschen U-Boot geborgen wurde.

Mit ihrem geplanten Einzelphotonenemitter als Lichtquelle sind die TU-Forscher jetzt nahe an der Überwindung dieser Hürde. „Die fundamentale Schwierigkeit besteht darin, ein Gerät zu bauen, das in der Lage ist, als Antwort auf einen elektrischen Puls exakt ein und nur ein polarisiertes Photon auszusenden“, sagt Lochmann. „Aber wir haben hier an der TU Berlin die modernsten Technologien in unserem neuen Nanophotonik-Zentrum verfügbar. Ich bin zuversichtlich, dass es uns schon in diesem Jahr gelingen wird, einen ersten Prototyp zu präsentieren.“

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