Licht ermöglicht sicheren Datenaustausch
Mit dem Laser gegen Lauscher

Die Hoffnung der Geheimniskrämer liegt im Licht. Chiffrierte Botschaften, deren Schlüssel per Laserstrahlen übermittelt werden, gelten als absolut abhörsicher. "Wer die Lichtteilchen abfängt um sie zu beobachten, verändert sie und macht sich dadurch selbst bemerkbar", erklärt der Münchner Quantenoptiker Harald Weinfurter.

HB/dpa MÜNCHEN. Das Verfahren, das die Augen von Geheimdienstlern, Militärs und manchen Unternehmern zum Leuchten bringt, heißt Quantenkryptographie und macht sich die Gesetze der Quantenmechanik zu Nutze. Für ihre Entwicklungen zur dieser Technik erhalten Weinfurter und sein Kollege Christian Kurtsiefer im Juni den Forschungspreis der Philip Morris Stiftung.

"Der Bedarf an Verschlüsselungstechniken wird in den nächsten Jahren stark ansteigen", prognostiziert Claudia Eckert vom Fraunhofer Institut für Sichere Telekooperation in Darmstadt. "Immer mehr sensible Daten werden heute über Handy, E-Mail oder LAN-Netzwerke ausgetauscht." Bislang sind die herkömmlichen Chiffriermethoden zwar nach Ansicht des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) noch sicher. Die verwendeten Schlüssel seien so lang, dass auch schnelle Computer sie noch nicht berechnen könnten. "Allerdings bleibt das Restrisiko, dass es einen wissenschaftlichen Durchbruch gibt und die Verschlüsselungen von einem Tag auf den anderen zu knacken sind", sagt BSI-Experte Gerhard Schabhüser.

Nur ein Verfahren gilt derzeit als absolut verlässlich: so genannte Einmalschlüssel (One Time Pads). "Bei dieser Chiffriermethode gibt es keine Möglichkeit, ohne den Schlüssel auf die Nachricht zu schließen. Das ist mathematisch erwiesen", sagt Schabhüser. Der Schlüssel darf natürlich nicht in die falschen Hände geraten. "One Time Pads sind die ideale Methode, sicher zu kommunizieren, vorausgesetzt man kann sicher kommunizieren", sagt Weinfurter verschmitzt. Hier setze die Quantenkryptographie ein. Sie ermögliche den sicheren Transport des Schlüssels.

Der Physiker benötigt zum Verschicken einer mit quantenkryptographisch verschlüsselten Botschaft zwei aufeinander ausgerichtete Teleskope und zwei Apparate, nicht größer als Zigarettenschachteln. Im Sendegerät sind vier rote Laserdioden um einen Kegel montiert, im Empfängerkästchen ein paar durchsichtige Würfel und Photonen-Detektoren. "Die Lichtteilchen, die aus den Lasern kommen, sind polarisiert - also gedreht", erklärt Weinfurter. Aus dem Drehungswinkel der Lichtteilchen ergebe sich der Inhalt einer Nachricht.

"Die Polarisation eines Lichtteilchens findet man heraus, indem man es abfängt", sagt der 42-jährige Wissenschaftler. "Wenn man bei der Übertragung der Photonen geschickt zwischen verschiedenen Drehungswinkeln variiert, hat ein Lauscher aus physikalischen Gründen keine Chance, alle Polarisationen richtig zu messen." Er müsse daher zwangsläufig zum Teil "falsch" gedrehte Photonen schicken und verrate sich durch diese Störungen.

Die Sicherheit dieser Methode basiert nach Weinfurters Aussagen auf der Heisenbergschen Unschärferelation der Quantenmechanik. "Diese besagt, dass alle Eigenschaften eines Quantenteilchens, etwa eines Lichtteilchens, nicht gleichzeitig mit beliebiger Präzession gemessen werden können."

Über kurze Strecken im Labor funktioniert die Übertragung von Licht-Codes bereits perfekt. Beim Einsatz im Freien hakt es aber noch. "Die Teleskope ganz genau aufeinander auszurichten ist auf lange Distanzen sehr schwierig", sagt Weinfurter. Auch verschlucke die Luft einen Teil der Photonen. "Feinste Vibrationen des Sendeteleskop können das Bild ebenso verzerren wie das kleinste Flimmern in der Luft." Weinfurters Kollege Kurtsiefer hat in den Alpen zwar schon per Laser Nachrichtenschlüssel über 23 Kilometer verschickt. Die Münchner Physiker arbeiten aber vorerst an der Übermittlung zwischen Gebäuden innerhalb einer Stadt. Langfristig bleibt das Ziel, quantenkryptographisch verschlüsselte Nachrichten auch via Satellit zu transportieren.

Die Konkurrenz aus der Schweiz baut auf das Glasfasernetz. Der Wissenschaftler Nicolas Gisin hat in Tests Licht-Botschaften über knapp 70 Kilometer transportiert. Dabei ist es das Hauptproblem, dass Photonen bei der Übermittlung von den Glasfasern "verschluckt" werden. Als erstes Unternehmen hat Gisins Id Quantique die Quantenkryptographie zur Marktreife gebracht. Rund 150 000 ? soll eine Installation kosten. "Wir verhandeln bereits mit potenziellen Kunden über Pilot-Projekte", sagt Id-Quantique-Vorstand Gregoire Ribordy. Glasfaser habe zwei entscheidende Vorteile: "Fast in jeder Stadt gibt es ein Netz und man ist vom Wetter völlig unabhängig.

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