Kryptographie 2.0

Quantencode aus dem All

Von Manfred Lindinger
 - 17:59

Beim Aufbau eines weltumspannenden Quanteninternets, in dem Daten abhörsicher über weite Entfernungen übertragen werden können, sind chinesische Wissenschaftler einen großen Schritt vorangekommen. Jian-Wei Pan von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Schanghai ist es mit seinen Kollegen gelungen, einen Quantenschlüssel von einem Satelliten zu einer Bodenstation unweit von Peking zu übertragen. Dabei legte der an Bord des Satelliten mit Laserpulsen generierte Code bis zu seiner Empfangsstation während Experimente, die bis vor kurzem gelaufen sind, eine Strecke zwischen 500 bis 1200 Kilometer zurück.

Der Rekord betrug bisher 144 Kilometer. Er wurde vor einigen Jahren von Physikern der Universität Wien und der TU München auf den Kanaren aufgestellt. Die Experimente waren Vorbereitung für den Schritt: Den Austausch von Quantenschlüsseln zwischen einem erdnahen Satelliten und mehreren Bodenstationen.

„Micius“ sendet Lichtquanten zur Erde

Für ihren spektakulären Freilandversuch nutzten die Forscher den chinesischen Satelliten „Micius“, der seit August 2016 in einer Höhe von 500 Kilometern um die Erde kreist. Obwohl Micius die Bodenstation am Tag mehrmals überflog, konnte die Quantenbotschaft nur nachts gesendet werden, wenn kein Sonnenlicht die Lichtsignale überstrahlte. Täglich kurz nach Mitternacht schickte der Satellit fünf Minuten lang seine infraroten Lichtquanten mit einer Rate von einigen Kilohertz zur Erde.

Zwei sichtbare Laserstrahlen waren in dieser Zeit gleichzeitig auf Sender und Empfänger gerichtet, damit die Photonen beim Überflug ihr Ziel trafen. Mit Filtern und besonderen Messtechniken konnte man die störenden Einflüsse des Mondlichts und der Luftturbulenzen kompensieren.

Als Quantenschlüssel verwendeten die Forscher das sogenannte BB84-Protokoll. Bei dieser Technik wird eine zufällige Folge von Nullen und Einsen in Form einzelner Lichtteilchen übermittelt, die unterschiedlich polarisiert sind. Ein Lauscher, der den Versuch unternimmt, einzelne Photonen abzufangen, erzeugt eine Fehlerrate und wird sofort entlarvt. Wie die Forscher um Pan in der Zeitschrift „Nature“ berichten, war die Übertragungsqualität erstaunlich hoch. Sie sei um das Zwanzigfache besser gewesen, als man mit Glasfasern bei gleicher Distanz erzielt. Nun will man eine abhörsichere Datenleitung zwischen zwei 2500 Kilometer entfernten Bodenstationen in China einrichten. Dabei übernimmt Micius die Rolle der Relaisstation. Auch eine sichere Datenverbindung mit einer Bodenstation in Wien ist in Planung. Das Quanteninternet nimmt damit langsam, aber sicher Gestalt n.

Quelle: F.A.Z.
Manfred Lindinger - Portraitaufnahme für das Blaue Buch "Die Redaktion stellt sich vor" der Frankfurter Allgemeinen Zeitung
Manfred Lindinger
Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.
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