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Durchbruch: Quantenverschlüsseltes Telefonat zwischen China und Österreich

Kommunikation mit dem Satelliten.
Kommunikation mit dem Satelliten.
Foto: ÖAW
Chinesischen und österreichischen Forschern ist es gelungen, mit einer abhörsicheren Videokonferenz die Möglichkeiten der quantenverschlüsselten internationalen Kommunikation zu demonstrieren.

Zwischen Wien und Peking wurde am Freitag weltweit erstmals ein internationales Videotelefonat geführt, das mit quantenkryptografischen Methoden verschlüsselt wurde. Bei der Videokonferenz haben Mitglieder der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (Präsident Anton Zeilinger) mit ihren Kollegen von der chinesischen Akademie der Wissenschaften (Präsidenten Chunli Bai) kommuniziert.

Mit dem quantenverschlüsselten Telefonat wurde demonstriert, dass das Verfahren auch über internationale Distanzen funktioniert. Die erfolgreiche Videokonferenz ist die vorläufige Krönung einer Kooperation zwischen chinesischen und österreichischen Forschern im Projekt QUESS (Quantum Experiments at Space Scale).

Abhörsicherer Schlüssel

Das besondere an dem quantenkryptografisch verschlüsselten Telefonat ist, dass der verwendete Schlüssel abhörsicher ist. Er wird erzeugt, indem der chinesische Satellit "Micius" ein verschränktes Photonenpaar erzeugt, dessen zwei Lichtteilchen dann jeweils an einen Kommunikationspartner gesendet werden. Durch Messen der Polarisation erhalten beide Teilnehmer - im konkreten Fall in China und Österreich - eine identische Folge aus Nullen und Einsen, die dann zur Verschlüsselung genutzt wird.

Sollte jemand versuchen, den Schlüssel abzuhören, wird die Verschränkung zerstört und der Schlüssel damit unbrauchbar. "Klassische Verschlüsselung häng davon ab, was ich Computern zutraue. Quantenkryptografie nur von Naturgesetzen", sagt der ebenfalls an der Videokonferenz beteiligte Rupert Ursin vom Vienna Center for Quantum Science and Technology gegenüber futurezone.

Fünf Jahre alte Satellitentechnik

Die österreichische Bodenstation, die den Schlüssel erhält, befindet sich in Graz. "Der Satellit kommt hier alle 90 Minuten vorbei. Der Schlüssel vom Satelliten ist maximal 2000 Kilobit groß", erklärt Ursin. 20 Kilobit wurden verwendet, um zwei Bilder zu verschlüsseln, die dann zwischen Wien und Peking ausgetauscht wurden. Das österreichische Bild zeigt Erwin Schrödinger, das chinesische den chinesischen Philosophen Micius.

Dieser Austausch wurde im One-Time-Pad-Verfahren (OTP) mit dem Quantenschlüssel gesichert - diese Verschlüsselung ist nachgewiesenermaßen nicht zu knacken, auch mit künftigen Computergenerationen nicht. Der Rest der Videokonferenz wurde ebenfalls quantenverschlüsselt, aber nicht mit absolut unknackbarer Verschlüsselung. Hier wurde alle paar Sekunden der Quantenschlüssel gewechselt, da die Datenrate des Satelliten nicht für eine OTP-Verschlüsselung des gesamten Streams ausreicht. "Für einen solchen Quantenschlüssel hätten wir zwei Monate lang Daten sammeln müssen. Die Stärke der Quantenkryptografie ist die Sicherheit, nicht die Geschwindigkeit", sagt Ursin.

Allerdings ist die im Satelliten verbaute Technik auch schon fünf Jahre alt. Mit heutiger Technik wären einige Megabit pro Sekunde bei der Schlüsselerstellung und -übertragung machbar. Mit der nächsten Satellitengeneration werden demnach schon deutlich größere Datenmengen absolut unknackbar verschlüsselt werden.

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Dieser Artikel erschien zuerst auf futurezone.at.

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