Mit der Quantenkryptografie können Sie die Kommunikation zwischen Personen absolut sicher gestalten und so die Kommunikationskanäle vor dem Abhören schützen. Diese Technologie wird immer wichtiger. Physiker wissen seit langem, dass Quantencomputer (wenn sie in einer verwendbaren Form erscheinen) es Ihnen ermöglichen, jede Art von kryptografischem Schutz zu knacken. Nun, da das Aufkommen kommerzieller Quantencomputer vor der Tür steht, müssen Wissenschaftler immer ausgefeiltere Datenschutzmethoden erfinden. All dies liegt im Interesse der Wirtschaft, der Regierungsorganisationen und des Militärs.
Im Allgemeinen ist die Quantenkryptographie für alle wichtig, die einen fast hundertprozentigen Schutz vor Hacking benötigen. Es gibt jedoch ein Problem. Tatsache ist, dass die Quantenkryptographie mit einzelnen Photonen arbeitet, die Quanteninformationen tragen. Aber selbst die besten Glasfaserkabel können Photonen auf eine Entfernung von nicht mehr als 200 km führen, bevor der Absorptionsprozess all diese Versuche sinnlos macht. Daher funktionierte die Quantenkryptographie bisher (und sogar in der Testversion) nur über kurze Entfernungen.
Chinesische Wissenschaftler entwickelten jedoch einen Satelliten, der das Hindernis in Form von Entfernungen beseitigte. Dieser Satellit
Micius wurde 2016 gestartet. In den letzten Jahren hat er verschiedene Aufgaben ausgeführt und ist in die operative Ebene eingetreten. Letzten Sommer erlangte er die volle Kraft und
konnte ein Photon aus der Umlaufbahn direkt zur Erde
teleportieren .
Wie Sie sich vorstellen können, ist die Quantenkryptographie eine Methode zum Schutz der Kommunikation, die auf den Prinzipien der Quantenphysik basiert. Im Gegensatz zur traditionellen Kryptographie, die mit rein mathematischen Methoden arbeitet, um die Geheimhaltung von Informationen zu gewährleisten, konzentriert sich die Quantenkryptographie auf die Physik. Das Senden und Empfangen von Informationen erfolgt beispielsweise auf physikalischem Wege - Elektronen oder Photonen. Das Abhören kann als Änderung bestimmter Parameter physischer Objekte angesehen werden - in diesem Fall als Informationsträger.
Die Technologie der Quantenkryptographie basiert auf der fundamentalen Unsicherheit des Verhaltens eines Quantensystems, die im Heisenbergschen Unsicherheitsprinzip ausgedrückt wird. In diesem Fall ist es unmöglich, gleichzeitig die Koordinaten und den Impuls eines Teilchens zu erhalten, und es ist auch unmöglich, einen Photonenparameter zu messen, ohne einen anderen zu verzerren.
Im Idealfall können Sie mithilfe von Quantenphänomenen ein solches Kommunikationssystem erstellen, das in 100% der Fälle das Abhören erkennt. Wie oben erwähnt, führt das Abhören eines Quantenkanals zu einer Änderung der Parameter des ursprünglichen Signals. Der Geräuschpegel im System steigt an, und Benutzer des Systems
können die Tatsache des Abhörens sofort
erkennen und den Pegel seiner Aktivität messen.
Geräte für die Quantenkryptographie können nicht als neu bezeichnet werden. Das erste funktionierende quantenkryptografische System wurde 1989 im IBM Research Center von den Wissenschaftlern Bennett und Brassard entwickelt. Das System war ein Quantenkanal, der einerseits mit
Alices Sendegerät und andererseits mit Bobs Empfangsgerät funktionierte. Beide Geräte befanden sich in einem Abstand von 1 Meter voneinander. Die Kontrolle wurde mit einem Computer durchgeführt, in den die Programmdarstellungen der legalen Benutzer des Angreifers Eve, der zu „lauschen“ versuchte, heruntergeladen wurden.
Teilchen in einem Quantenkryptografiesystem können als Quantenschlüssel bezeichnet werden. Ihre Verteilung ist ein Schlüsselprozess. Wenn beide Parteien einen Schlüssel haben, können sie über herkömmliche Kommunikationskanäle kommunizieren, ohne dass die Gefahr besteht, dass sie belauscht werden. Der chinesische Satellit sendet also Schlüssel aus dem Orbit. Es befindet sich so in der Umlaufbahn, dass es jeden Tag ungefähr zur gleichen Zeit über bestimmte Punkte der Erdoberfläche fährt.
Wenn sich der Satellit an einer chinesischen Bodenstation in
Hebei befindet , sendet er einen Schlüssel zur Erde, mit dem Sie sichere Kommunikationskanäle öffnen können. Den Chinesen gelang es, eine sichere Videoverbindung zwischen der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Wien herzustellen. Somit erhielten beide Parteien den Schlüssel. Die Videokommunikation wurde über einen traditionellen Kanal durchgeführt.
„Wir haben die Möglichkeit einer interkontinentalen Quantenkommunikation zwischen zwei 7600 Kilometer voneinander entfernten Punkten aufgezeigt“, sagten die Projektteilnehmer.
Trotz der Erfolge ist es noch zu früh, um über den kommerziellen Einsatz von Technologie zu sprechen. Derzeit ist dies nur ein Beweis für die Funktionsfähigkeit des Systems auf der Grundlage der zuvor vorgestellten theoretischen Prinzipien.
Ref:
arxiv.org/abs/1801.04418