Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Laser World of Photonics 2017: Abhörsicher kommunizieren mit verschränkten Photonen

22.06.2017

Herkömmliche Verschlüsselung von Daten wird durch die rasant wachsende Rechenleistung von Computern immer unsicherer. Eine Lösung bietet die Kodierung mit verschränkten Lichtquanten. Fraunhofer-Forschende entwickeln eine Quantenquelle, die den Transport verschränkter Photonen von Satelliten aus ermöglicht und gehen damit einen wichtigen Schritt in Richtung abhörsichere Kommunikation. Neben der Quantenquelle stellen Forscherinnen und Forscher verschiedener Fraunhofer-Institute weitere spannende optoelektronische Exponate auf der Messe LASER World of Photonics vom 26. bis 29. Juni 2017 in München vor (Halle A2, Stand 431 und Halle B3, Stand 327).
Quantenquelle des Fraunhofer IOF. Entwickelt, um auch nach extremen Belastungen noch voll einsatzfähig zu sein.

Ob Informationen aus der Kommunikation zweier Banken, von Regierungsorganisationen oder privaten Personen: Verschlüsselung von Daten beruht heute meist auf mathematischen Verfahren. Das Problem ist, dass durch die wachsende Rechenleistung von Computern das Decodieren verschlüsselter Nachrichten immer einfacher wird – Entwicklungen wie der Quantencomputer könnten aktuelle Verschlüsselungsverfahren sogar ganz aushebeln, da hier deutlich effektivere Entschlüsselungs-Algorithmen zur Anwendung kommen können, als es mit herkömmlichen Rechnern möglich ist.


Quantenquelle des Fraunhofer IOF. Entwickelt, um auch nach extremen Belastungen noch voll einsatzfähig zu sein.

Fraunhofer IOF

Eine Lösung bietet die Verschlüsselung mithilfe eines physikalischen Prinzips, der sogenannten Quantenverschränkung: Dabei werden zunächst Zwillingsphotonen erzeugt, die bezüglich bestimmter Quantenzustände miteinander verschränkt und damit voneinander abhängig sind. Das heißt, wird beispielsweise die Polarisation des einen Photons gemessen, ist automatisch auch die des Zwillings bekannt. Das Besondere daran:

Der Effekt funktioniert unabhängig von der Distanz der Photonen zueinander. Darauf aufbauend können Schlüssel erzeugt werden, denen Sender und Empfänger auf einen Blick ansehen können, ob Dritte versucht haben, sie zu manipulieren oder abzuhören. »Das zentrale Element dabei ist die Quantenquelle, in der die Photonen verschränkt werden«, erklärt Dr.-Ing. Erik Beckert vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF aus Jena. »In einer ausgeklügelten laseroptischen Baugruppe werden die verschränkten Lichtquanten erzeugt und dann über unterschiedliche Kanäle an die beiden Parteien geleitet, die ihre Kommunikation vor Mithörern schützen möchten.«

Photonen aus dem All

Doch wie kommen die verschränkten Photonen an ihren Bestimmungsort? Schickt man sie beispielsweise über eine Freistrahlstrecke durch die Luft oder durch eine Glasfaser, ist die Reichweite begrenzt, da die Turbulenzen der Atmosphäre beziehungsweise die Dämpfung der Glasfaser die Verschränkung stören. Die Lösung: Die Quantenquelle verteilt die verschränkten Photonen von einem Satelliten aus.

Dadurch müssen die Photonen nur durch ein relativ kurzes Stück Atmosphäre reisen, bis sie bei ihrem Empfänger sind. Um jedoch eine Quantenquelle auf einem Satelliten zu platzieren, muss diese äußerst stabil sein. Denn sie muss sowohl den Belastungen eines Raketenstarts als auch den besonderen Bedingungen im Weltraum, zum Beispiel starken Temperaturschwankungen und Weltraumstrahlung, widerstehen.

Forschende des Fraunhofer IOF haben ein Antwort gefunden und entwickeln eine Quantenquelle, die so stabil ist, dass die präzise Kalibrierung und die diffizilen Justierungen selbst durch die extremen Belastungen eines Raketenstarts oder die unwirtlichen Bedingungen im Weltall nicht gestört werden. »Unsere Quantenquelle ist ein Beispiel optomechanischer Ingenieurskunst«, sagt Beckert. »Lasersysteme zur Verschränkung und Verteilung von Photonen sind sehr empfindlich, was die Genauigkeit angeht. Schon kleinste Veränderungen in der Justierung machen das gesamte System unbrauchbar. Ein System muss daher so robust sein, dass seine volle Performance nicht einmal durch einen Raketenstart beeinträchtigt wird.«

Fraunhofer auf der LASER World of Photonics

Neben dem Engineering-Modell der Quantenquelle des Fraunhofer IOF zeigen auf der Messe LASER World of Photonics weitere neun Institute neuste Entwicklungen aus dem Bereich Optoelektronik. An zwei Ständen, in Halle A2, Stand 431 und Halle B3, Stand 327 demonstrieren die Fraunhofer-Experten anhand zahlreicher Exponate ihre Technologiekompetenzen.

Kern ihrer Aktivitäten sind Auftragsforschung und Entwicklung im weiten Feld der optischen Technologien. Das Spektrum reicht von Optikdesign und Laserquellenentwicklung über optische Messsysteme und optomechanische Präzisionssysteme bis hin zur Mikro- und Makrobearbeitung verschiedener Werkstoffe mit dem Laser. Das Angebot umfasst Verfahrens- und Systemlösungen sowie Machbarkeitsstudien und qualifizierte Beratung.

Janis Eitner | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Weltneuheit im Live-Chat erleben
25.05.2018 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Neue Schaltschrank-Plattform für die Energiewelt
24.05.2018 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

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

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

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