Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Grundlagenforschung für eine sichere Datenübertragung

22.07.2014

Physiker der Uni Siegen erhalten Drittmittelbewilligung von knapp 800 000 Euro aus zwei Großprojekten. Wichtiger Schritt für die Quantenkryptographie dank selbstentwickeltem „MAGIC-Verfahren“.

Kommunizieren, ohne dass einer mithört ist nicht nur aufgrund des großen Dauerlauschangriffs der NSA nachgefragt. Die Grundlagen für neueste Verschlüsselungstechnologien werden auch an der Universität Siegen geschaffen.


Prof. Dr. Christof Wunderlich (l.) und Prof. Dr. Otfried Gühne versuchen mit Hilfe der Quantenkryptographie, die Grundlagen für eine sichere Datenübertragung zu schaffen.

Björn Bowinkelmann/Pressestelle Universität Siegen

Gleich an zwei Großprojekten sind Quantenphysiker der Universität Siegen beteiligt: am vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekt „Quantenrepeater mit Methoden der Quantenoptik“ und an einem Projekt zur präzisen Charakterisierung von verschränkten Quantenteilchen, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird.

Für beide Projekte zusammen beläuft sich die bewilligte Fördersumme auf rund 800 000 Euro. Grundlage für beide Forschungsprojekte an der Universität Siegen ist das von Prof. Dr. Christof Wunderlich und seinem Team entwickelte „MAGIC-Verfahren“ und im Falle des DFG-Projektes zusätzlich die Forschung am Lehrstuhl für Theoretische Quantenoptik von Prof. Dr. Otfried Gühne.

Signalverstärkung durch Quantenrepeater

Abhörsicher mit Hilfe der Quantenkryptographie kommunizieren, das funktioniert bereits, allerdings nur auf kurzem Wege. „Signale, die mit Quanten übertragen werden, können lange Strecken nur überwinden, wenn sie unterwegs erneuert werden“, sagt Prof. Dr. Christof Wunderlich. Ähnlich wie andere Kommunikationssignale müsse das Signal über „Repeater“ auf der Strecke gehalten werden.

Das Problem: Auf dem herkömmlichen Wege muss das Signal gemessen oder ausgelesen werden, um es zu verstärken. Das funktioniert bei der Quantenkryptographie nicht, da die Abhörsicherheit genau dadurch gewährleistet ist, dass das Signal durch eine Messung irreparabel verändert wird. Die Lösung für einen Quantenrepeater, der die Abhörsicherheit gewährleistet, sucht das Team des Lehrstuhls für Quantenoptik in den seltsamen Gesetzen der Quantenphysik, genauer: in den Eigenschaften von verschränkten Quantenteilchen. 

Hierbei werden kleinste Teilchen in einen Zustand gebracht, bei dem eine Korrelation – eine Wechselbeziehung – zwischen den beiden Teilchen besteht. Diese Verschränkung bleibt auch bei räumlicher Trennung der Teilchen erhalten. „Misst man nun bei einem der Teilchen eine bestimmte Eigenschaft, so ist die durch die Wechselbeziehung bestehende korrelierte Eigenschaft ohne Verzögerung bei dem anderen Teilchen anzutreffen“, erklärt Wunderlich das Prinzip.

Diese, von Albert Einstein als „Fernwirkung“ bezeichnete Eigenschaft, ist mit klassischen physikalischen Gesetzen nicht erklärbar und nur auf der Ebene der Quantenteilchen anzutreffen. Eine Lösung für einen Quantenrepeater, der ohne Messung des Signals auskommt, sieht Wunderlichs Team in der Verkettung von verschränkten Quantenteilchen. Die zurzeit erfolgreichsten Experimente zur Erzeugung verschränkter Teilchen werden mit gespeicherten Ionen – geladenen Teilchen – durchgeführt.

Mit MAGIC Ionen speichern

An der Uni Siegen werden die Ionen in einer Falle nach dem Verfahren „Magnetic Gradient Induced Coupling“ (MAGIC) gespeichert. „Unser Verfahren hat unter anderem den Vorteil, dass wir zur Verschränkung der Ionen Radiofrequenzstrahlung einsetzen und nicht wie bei anderen Ionen-Fallen Laserlicht“, erklärt Wunderlich. Laserlicht bringe verschiedene Probleme wie spontane Streuung und die Notwendigkeit von Kühlung mit sich. Beides bleibt bei MAGIC aus.

„Dank der engen Kooperation zwischen Experiment und der Theorie am Lehrstuhl für Theoretische Quantenoptik von Prof. Dr. Otfried Gühne, haben wir die beste Voraussetzung, um die Grundlagenforschung in der Quantenphysik und eine ihrer Anwendungen – die Quantenkryptographie – entscheidend voranzutreiben“, sagt Prof. Dr. Christof Wunderlich.

Weitere Informationen:

http://www.uni-siegen.de

Björn Bowinkelmann | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht CrowdWater: eine App für die Hochwasser-Forschung
18.05.2018 | Universität Zürich

nachricht Hochautomatisiertes Sehen auf dem Prüfstand
17.05.2018 | FOKUS - Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

Passt eine ultrakalte Wolke aus zehntausenden Rubidium-Atomen in ein einzelnes Riesenatom? Forscherinnen und Forschern am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart ist dies erstmals gelungen. Sie zeigten einen ganz neuen Ansatz, die Wechselwirkung von geladenen Kernen mit neutralen Atomen bei weitaus niedrigeren Temperaturen zu untersuchen, als es bisher möglich war. Dies könnte einen wichtigen Schritt darstellen, um in Zukunft quantenmechanische Effekte in der Atom-Ion Wechselwirkung zu studieren. Das renommierte Fachjournal Physical Review Letters und das populärwissenschaftliche Begleitjournal Physics berichteten darüber.*)

In dem Experiment regten die Forscherinnen und Forscher ein Elektron eines einzelnen Atoms in einem Bose-Einstein-Kondensat mit Laserstrahlen in einen riesigen...

Im Focus: Algorithmen für die Leberchirurgie – weltweit sicherer operieren

Die Leber durchlaufen vier komplex verwobene Gefäßsysteme. Die chirurgische Entfernung von Tumoren ist daher oft eine schwierige Aufgabe. Das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS hat Algorithmen entwickelt, die die Bilddaten von Patienten analysieren und chirurgische Risiken berechnen. Leberkrebsoperationen werden damit besser planbar und sicherer.

Jährlich erkranken weltweit 750.000 Menschen neu an Leberkrebs, viele weitere entwickeln Lebermetastasen aufgrund anderer Krebserkrankungen. Ein chirurgischer...

Im Focus: Positronen leuchten besser

Leuchtstoffe werden schon lange benutzt, im Alltag zum Beispiel im Bildschirm von Fernsehgeräten oder in PC-Monitoren, in der Wissenschaft zum Untersuchen von Plasmen, Teilchen- oder Antiteilchenstrahlen. Gleich ob Teilchen oder Antiteilchen – treffen sie auf einen Leuchtstoff auf, regen sie ihn zum Lumineszieren an. Unbekannt war jedoch bisher, dass die Lichtausbeute mit Elektronen wesentlich niedriger ist als mit Positronen, ihren Antiteilchen. Dies hat Dr. Eve Stenson im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching und Greifswald jetzt beim Vorbereiten von Experimenten mit Materie-Antimaterie-Plasmen entdeckt.

„Wäre Antimaterie nicht so schwierig herzustellen, könnte man auf eine Ära hochleuchtender Niederspannungs-Displays hoffen, in der die Leuchtschirme nicht von...

Im Focus: Erklärung für rätselhafte Quantenoszillationen gefunden

Sogenannte Quanten-Vielteilchen-„Scars“ lassen Quantensysteme länger außerhalb des Gleichgewichtszustandes verweilen. Studie wurde in Nature Physics veröffentlicht

Forschern der Harvard Universität und des MIT war es vor kurzem gelungen, eine Rekordzahl von 53 Atomen einzufangen und ihren Quantenzustand einzeln zu...

Im Focus: Explanation for puzzling quantum oscillations has been found

So-called quantum many-body scars allow quantum systems to stay out of equilibrium much longer, explaining experiment | Study published in Nature Physics

Recently, researchers from Harvard and MIT succeeded in trapping a record 53 atoms and individually controlling their quantum state, realizing what is called a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

Visual-Computing an Bord der MS Wissenschaft

17.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

18.05.2018 | Physik Astronomie

Countdown für Kilogramm, Kelvin und Co.

18.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics