Die Nutzung der bizarren Gesetze der Quantenmechanik ermöglicht die Übertragung eines nicht knackbaren Geheimcodes. Dies schien bisher jedoch nur bis zu einer Entfernung von wenigen Kilometern realisierbar. Anton Zeilinger von der Universität Wien schlägt jetzt in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Nature ein einfaches optisches Verfahren vor, dass die Quantenkryptografie über große Entfernungen ermöglichen sollte.
Der Schwachpunkt bei der Übertragung von codierten Geheimnachrichten ist nicht das Versenden der eigentlichen Nachricht, sondern die Übermittlung des Codierungsschlüssels, der dem Empfänger das Lesen der Nachricht ermöglicht. In der Quantenkryptografie löst man dieses Problem dadurch, dass man zwei Photonen “verschränkt” und jeweils eines dieser Photonen an den Sender und den Empfänger schickt. Der quantenmechanische Zustand dieser Photonen enthält den Codierungsschlüssel.
Die Verschränkung ist eine Eigenschaft der Quantenmechanik, die in unserer Alltagswelt keine Parallele hat. Man kann zwei Photonen beispielsweise so verschränken, dass sie identische Zustände haben. Das Bizarre dabei: Obwohl man weiß, dass die Zustände identisch sind, sind sie unbestimmt. Erst in dem Moment, in dem der Zustand eines der beiden Photonen gemessen wird, nimmt dieses Photon einen von mehreren möglichen Zuständen an.
Der Clou: Wegen der Verschränkung nimmt auch das andere Photon augenblicklich den gleichen Zustand an. Würde ein Spion versuchen, eines der beiden Photonen abzufangen, seinen Zustand zu messen und anschließend ein identisches Photon weiterschicken, dann hätte er die Verschränkung zwischen den Photonen zerstört, was die rechtmäßigen Sender und Empfänger bemerken würden.
Über welche Entfernungen dieses Verfahren funktioniert, hängt von der Güte der Verschränkung ab. Zeilinger und seine Kollegen haben nun theoretisch gezeigt, dass die Güte der Verschränkung zwischen den Photonen mit einem einfachen optischen Polarisationsfilter erheblich zu verbessern ist. “Unsere Prozedur kann mit der heute verfügbaren Technologie realisiert werden. Sie sollte die Durchführbarkeit von Quantenkommunikation über große Entfernungen erheblich erleichtern”, schreibt Zeilinger.
Axel Tillemans
