Ab­hör­si­che­re Kom­mu­ni­ka­ti­on mit Um­weg durchs All

For­scher wol­len Quan­ten­kryp­to­gra­fie mit Sa­tel­li­ten be­zahl­bar ma­chen

Aalener Nachrichten - - STERNENHIMMEL - Von Mar­co Kref­ting

MÜN­CHEN (dpa) - Da­ten­schüt­zern stel­len sich beim Stich­wort Quan­ten­com­pu­ter ver­mut­lich die Na­cken­här­chen auf. Die Ent­wick­lung der su­per­schnel­len Rech­ner schrei­tet ra­sant vor­an. Sie dürf­ten ei­nes Tages so leis­tungs­stark sein, dass sie heu­te gän­gi­ge V er schlüs­se­lungsv er­fah­ren im Nu kna­cken. Schon in zehn bis 15 Jah­ren könn­ten Quan­ten­com­pu­ter Ex­per­ten zu­fol­ge wo­mög­lich ent­schlüs­seln, was heu­te ge­si­chert ist: Bank- und Ge­sund­heits­da­ten im Pri­vat­be­reich, aber auch hoch­sen­si­ble In­for­ma­tio­nen von Re­gie­run­gen und Mi­li­tärs. Ver­schlüs­se­lungs­tech­ni­kEx­per­ten su­chen­des halb nach Al­ter­na­ti­ven. Ei­ne da­von­macht sich Sa­tel­li­ten im All zu­nut­ze.

Ers­te Quan­ten­rech­ner gibt es schon. Bis wann ei­ner mit ernst­zu­neh­men­der Grö­ße ent­wi­ckelt sein wird, sei schwer ab­zu­schät­zen, sagt der Be­reichs­lei­ter Soft­ware beim Di­gi­tal­ver­band Bit­kom, Frank Ter­mer. Die neu­en Com­pu­ter sind klei­ne Wun­der­wer­ke. „Re­chen­vor­gän­ge kön­nen so dra­ma­tisch be­schleu­nigt wer­den“, sagt Ter­mer. „Statt Jah­re dau­ern sie vi­el­leicht nur noch St­un­den oder we­ni­ger .“Das ma­che ak­tu­el­le Sic her heits-un­dV er schlüs­se­lungs ver­fah­ren an­greif­bar.

Das Bun­des­amt für Si­cher­heit in der In for­ma­ti­on stech­nik(BSI) schreibt zu Fort­schrit­ten bei Quan­ten­com­pu­tern: „Um von die­ser Ent­wick­lung nicht ir­gend­wann über­holt zu wer­den, muss be­reits heu­te mit den Vor­be­rei­tun­gen für die Pos­tQuan­ten-Zeit be­gon­nen wer­den.“Die Her­aus­for­de­rung neh­men For­scher des Max-Planck-In­sti­tuts (MPI) für die Phy­sik des Lichts in Er­lan­gen an. „Un­ser Ziel ist es, dass wir schnel­ler sind als die Ent­wick­lun­gen, die uns be­dro­hen“, sagt Chris­toph Mar­quardt vom MPI. Mit Kol­le­gen forscht er des­halb an der so­ge­nann­ten Quan­ten­kryp­to­gra­fie.

Die­ses Ver­fah­ren ba­siert auf den Ge­set­zen der Quan­ten­phy­sik. Dem­nach kann ein Pho­ton – auch Licht­quant ge­nannt – nur ein ein­zi­ges Mal voll­stän­dig ver­mes­sen wer­den. Der Grund: Die Mes­sung selbst ver­än­dert den Zu­stand des Teil­chens, ei­ne zwei­te Mes­sung wür­de ein an­de­res Er­geb­nis lie­fern. Die­sen Um­stand kann man für die Ver­schlüs­se­lung von In­for­ma­tio­nen nut­zen.

Si­cher ge­gen Lausch­an­grif­fe

Da­bei schickt ein Sen­der Pho­to­nen an ei­nen Emp­fän­ger. Ge­mein­sam kön­nen sie dann ei­nen ge­hei­men Co­de er­zeu­gen, mit dem ver­schlüs­sel­te In­for­ma­tio­nen ge­le­sen wer­den kön­nen. Die­se Tech­nik gilt als si­cher ge­gen Lausch­an­grif­fe, weil je­der Ver­such, den Co­de heim­lich ab­zu­le­sen, Spu­ren in den Si­gna­len hin­ter­las­sen und so­mit so­fort auf­flie­gen wür­de.

Das Pro­blem war bis­lang die Dis­tanz, über die mit der Quan­ten­kryp­to­gra­fie In­for­ma­tio­nen über­mit­telt wer­den kön­nen, wie Mar­quardt er­klärt. Es gibt zwar schon Fir­men, die Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on über Glas­fa­ser­ka­bel an­bie­ten. Doch nach rund 100 Ki­lo­me­tern wird das Si­gnal so schlecht, dass es ver­stärkt wer­den müss­te. Nur funk­tio­niert das bei Quan­ten nicht. Aber man kann ei­nen Um­weg durch mög­lichst stör­frei­en Raum ma­chen, dem All.

„Da gibt es zwar auch Ab­sorp­ti­on in der At­mo­sphä­re“, sagt Phy­si­ker Mar­quardt. „Aber die ist nur zehn Ki­lo­me­ter dick. Da­nach kommt ein Va­ku­um.“Das mach­ten sich die For­scher zu­nut­ze: Sie ha­ben den Kom­mu­ni­ka­ti­ons­sa­tel­li­ten Al­pha­sat I-XL La­ser­strah­len im In­fra­rot­be­reich zu ei­ner 38 000 Ki­lo­me­ter ent­fern­ten Mess­sta­ti­on auf der Fe­ri­en­in­sel Te­ne­rif­fa schi­cken las­sen.

Ei­nem Zu­fall zu ver­dan­ken

Mit der Fir­ma Te­sat-Space­com aus Backnang (Re­gi­on Stutt­gart) und dem Deut­schen Zen­trum für Luft­und Raum­fahrt ana­ly­sier­ten Mar­quardt und sein Team dann die Licht­quan­ten des La­ser­strahls – und er­zeu­gen da­mit den Co­de, mit dem man ei­ne ver­schlüs­sel­te Nachricht le­sen kann. Mar­quardt macht deut­lich, dass Al­pha­sat I-XL ur­sprüng­lich gar nicht für die Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on vor­ge­se­hen war. Dass sie die Tests durch­füh­ren konn­ten, ver­dan­ken die For­scher ge­wis­ser­ma­ßen dem Zu­fall: Ein Kol­le­ge sei vom MPI zu Te­sat-Space­com, ei­nem An­bie­ter für la­ser­ge­stütz­te Sa­tel­li­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on, ge­wech­selt. Er ha­be be­merkt, dass die dor­ti­ge Tech­nik zu La­bor­ver­su­chen des MPI pas­se. „Wir kön­nen al­so vor­han­de­ne Sys­te­me nut­zen“, sagt Mar­quardt. Nun ge­he es dar­um, Quan­ten­kryp­to­gra­fie mit Sa­tel­li­ten be­zahl­bar zu ma­chen.

In fünf bis zehn Jah­ren könn­te ein gan­zer Schwarm an Sa­tel­li­ten auf Quan­ten­ba­sis kom­mu­ni­zie­ren – so­wohl un­ter­ein­an­der als auch mit Ba­sis­sta­tio­nen. Ei­ne wich­ti­ge Grund­la­ge da­für bei all den heik­len Fra­gen rund um den Da­ten­schutz: „Dem Be­trei­ber des Sa­tel­li­ten muss man ver­trau­en.“

FO­TO: ESA

Der Sa­tel­lit Al­pha­sat schick­te La­ser­strah­len im In­fra­rot­be­reich zu ei­ner 38 000 Ki­lo­me­ter ent­fern­ten Mess­sta­ti­on auf Te­ne­rif­fa.

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