Nachdem es einem Schweizer Team erst vor kurzem gelungen war, Geheimbotschaften per Quantenkryptografie 67 Kilometer weit über ein Glasfaserkabel zu übertragen ( bdw berichtete), haben jetzt Forscher der Universität München einen quantenmechanischen Geheimcode per Laserlicht von der Zugspitze zur 23,4 Kilometer entfernten Karwendelspitze gesandt. Die Physiker um Harald Weinfurter glauben, dass ihre Technik die Geheimkommunikation zu erdnahen Satelliten ermöglicht. Das Münchner Team stellt sein Experiment im Fachmagazin Nature (Bd. 419, S. 450) vor.
Herkömmliche Verschlüsselungstechniken bauen darauf, dass bestimmte mathematische Operationen nur mit großem Zeitaufwand ausgeführt werden können. Für die Zerlegung sehr großer Zahlen in ihre Primfaktoren brauchen selbst die leistungsfähigsten Computer Jahrtausende. Doch diese Methode hat zwei Unsicherheitsfaktoren. Erstens: Die Computertechnik schreitet voran. Insbesondere die geplanten Quantencomputer sollen selbst große Zahlen innerhalb kürzester Zeit zerlegen können. Zweitens: Es gibt bisher keinen mathematischen Beweis für die Unmöglichkeit eines schnelleren Entschlüsselungsverfahrens.
Dagegen setzt die Quantenkryptografie auf ein Naturgesetz: Bei der Messung eines quantenmechanischen Zustandes wird dieser Zustand verändert. Konkret bedeutet das: Versucht ein Spion einen in einem solchen Zustand gespeicherten Geheimcode abzufangen, so verändert er ihn gleichzeitig. Der rechtmäßige Empfänger kann dies durch Rücksprache mit dem Absender feststellen. Da mit diesem Verfahren nur der Verschlüsselungscode nicht aber die eigentliche Nachricht übertragen wird, hat der Spion keinerlei brauchbare Information gewonnen. Er besitzt lediglich einen Code, der nach dem festgestellten Abhörversuch natürlich nicht mehr benutzt wird.
Die Münchner Forscher benutzen zur Informationsübertragung die Polarisationszustände von Photonen, also von Lichtteilchen. Sie hatten die Übertragungsstrecke zwischen Zugspitze und der westlichen Karwendelspitze gewählt, weil es in der Höhe weniger Luftturbulenzen gibt, die den Lichtcode verfälschen würden. Zur Bündelung und zum Empfang des Lichts benutzten sie einfache Teleskope.
Mit ihrer experimentellen Anordnung konnten sie pro Sekunde einige Hundert Bit an Information übertragen. Die Güte ihrer Übertragungstechnik ? so hoffen Weinfurter und seine Kollegen ? kann so weit verbessert werden, dass die quantenmechanischen Codes bis in eine Höhe von 500 bis 1000 Kilometern gesandt werden können. Das würde den Austausch von Geheimcodes mit erdnahen Satelliten ermöglichen.
Axel Tillemans
