Quantenkryptografie Physiker demonstrieren unknackbares Netzwerk

Unangreifbar durch Quantentrick: Forscher haben in Wien das erste vollständig abhörsichere Computer-Netzwerk vorgestellt. Die teure Technik soll eines Tages Banken-, Militär- oder Unternehmensnetze absichern.


Was die Quantenphysiker in Wien am Mittwoch vorgeführt haben, ist der Traum jedes Geheimdienstlers: absolut abhörsichere Kommunikation. Und das nicht etwa mit Hilfe komplizierter mathematischer Verschlüsselungsalgorithmen. Die wären schließlich mit schnelleren Computern auch irgendwann knackbar. Die jetzt vorgeführte Technik setzt dagegen auf ein physikalisches Grundprinzip, um Nachrichten absolut sicher vor neugierigen Lauschern zu verbergen.

Abhörsicheres Netzwerk (Computersimulation): Per Quantenkryptografie vor Lauschern geschützte Kommunikation
DPA

Abhörsicheres Netzwerk (Computersimulation): Per Quantenkryptografie vor Lauschern geschützte Kommunikation

Wie gut das schon funktioniert, demonstrierten Physiker und Techniker in Wien, indem sie über ein derart gesichertes Netzwerk telefonierten. Die Gesprächsdaten wurden dabei durch ein Verfahren aus der Quantenphysik verschlüsselt und über handelsübliche Glasfaserkabel verschickt.

Ein Abhören sei schon aus physikalischen Gründen unmöglich, erläuterte der Quantenphysiker Anton Zeilinger von der Universität Wien. "Die momentan angewandten klassischen Schlüssel können von Supercomputern geknackt werden, das geht damit nicht." Potentielle Kunden für so ein System könnten das Militär, Banken, Regierungen und Unternehmen sein.

Ein physikalisches Grundprinzip

Die sogenannte Quantenkryptographie zur Verschlüsselung von Daten ist nicht neu, wird experimentell bereits angewendet. Bisher war es aber stets nur möglich, eine direkte Verbindung zwischen zwei Teilnehmern herzustellen. In Wien wurden nun erstmals sechs Punkte im Umkreis der österreichischen Hauptstadt miteinander vernetzt - über Entfernungen von 6 bis 85 Kilometer. Das beweise, dass sich diese momentan noch mindestens 100.000 Euro teure Technik auch für Computernetzwerke eigne. Mit Hilfe der Quantenkryptografie lassen sich nach Angaben der Forscher jegliche elektronischen Informationen wie E-Mails oder Videokonferenzen abhörsicher übertragen.

Seine besondere Sicherheit verdankt das Verfahren der Heisenbergschen Unschärferelation. Dieses Grundprinzip der Quantenphysik legt fest, dass man keine Beobachtung machen kann, ohne das beobachtete Objekt zu verändern. In der Quantenkryptografie werden die Datenschlüssel von Photonen, also "Lichtteilchen", übertragen. Dabei wird eine zufälligen Abfolge von Nullen und Einsen als Schlüssel verwendet.

Ein ewiges Geheimnis

Innerhalb des Netzwerks erhalten dadurch alle Gesprächspartner identische Schlüsselcodes. Würde aber ein Außenstehender versuchen, die Signale auszulesen, würde er dabei zwangsläufig die Photonen verändern. Dadurch würde er das Ergebnis verfälschen, selbst einen falschen Schlüssel erhalten. Damit nicht genug: Ein solcher Abhörversuch würde sich durch die veränderten Signale selbst enttarnen.

Hinzu kommt, dass die Verschlüsselungsphrase, gewissermaßen das Passwort, beliebig lang sein kann, ohne, dass die Ver- und Entschlüsselung dadurch deutlich länger dauern würde. Im Rahmen der Präsentation zeigten die Wissenschaftler dies bei einem VoIP-Telefonat, also einem Gespräch über das Internet. Zur Verschlüsselung nutzen sie das sogenannte one-time-pad-Verfahren, bei dem die Datenschlüssel genauso lang sind wie die vertraulichen Nachrichten, die man damit verschlüsselt. Die Forscher selbst sprechen von einem "ewigen Geheimnis".

Ein EU-Projekt

Das jetzt vorgestellte Netzwerk wurde im Rahmen des EU-Projekts SECOQC entwickelt, in dessen Rahmen seit viereinhalb Jahren 41 Wissenschaftler aus 12 Ländern arbeiten. Zudem soll erforscht werden, welche Anwendungsmöglichkeiten von Quantenkryptografie es im Alltag gibt. Eines der Probleme bei der alltäglichen Anwendung der Technik ist bisher noch die Geschwindigkeit.

"Die Übertragung ist deutlich langsamer als das Internet", sagte Zeilinger. Zudem könnten die Daten nur über eine Strecke von höchstens 100 Kilometern verschickt werden. Einen Verstärker für das verwendete spezielle Datensignal gibt es noch nicht. "Für mich sind das aber nur noch technologische Herausforderungen und keine prinzipiellen Probleme", sagte der Physiker.

Daran, dass diese Probleme lösbar sind, glaubt offenbar auch der Elektronikkonzern Siemens. "Ich gehe davon aus, dass wir in drei bis vier Jahren unseren Kunden sichere Kommunikation anbieten können", sagte Siemens-Vorstandsvorsitzende Brigitte Ederer. Billig wird das freilich nicht: Rund 10.000 Euro soll ein solches kommerziell vertriebenes System kosten - wenn es irgendwann marktreif wird.

mak/dpa



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