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 Sicheres Bezahlen ohne Datenspur
17.10.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Saarbrücker Forscher erstellen digitale Objekte aus unvollständigen 3-D-Daten
12.10.2017 | Universität des Saarlandes

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz