Gleichtakt im Chaos bremst Spione aus

In einer Zeit, in der die Datenübertragung übers Internet rasant zunimmt, ist Sicherheit von immer größerer Bedeutung. Physiker der Universität Würzburg untersuchen jetzt gemeinsam mit Wissenschaftlern der Bar Ilan Universität in Israel, inwieweit sich Laserstrahlen zu diesem Zweck einsetzen lassen. Ihre Arbeit wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.

Eigentlich gilt der Lichtstrahl eines Lasers als Paradebeispiel für regelmäßige Bewegung: Die elektrischen und magnetischen Anteile der Lichtwelle schwingen absolut gleichmäßig im Takt mit der Frequenz der Welle. Umso merkwürdiger ist es daher, dass ein Laser, dessen Lichtstrahl durch einen Spiegel wieder in sich selbst zurückgelenkt wird, chaotisch werden kann. Die Lichtwelle schwingt nun unregelmäßig und unberechenbar und reagiert empfindlich auf kleine Störungen.

Noch verblüffender klingt jedoch die Tatsache, dass sich zwei solche chaotischen Laser, die einen Teil ihres Lichtstrahls zum jeweiligen Partner senden, miteinander synchronisieren lassen. Im Ergebnis ist die Lichtwelle dann zwar immer noch chaotisch, aber beide Laser schwingen im Gleichgewicht – Zwillinge im Chaos sozusagen.

Dieses Phänomen wollen jetzt Physiker aus Würzburg und aus Israel zur geheimen Nachrichtenübertragung nutzbar machen. „Der chaotische Laserstrahl wird dazu mit einer Nachricht moduliert“, erklärt Professor Wolfgang Kinzel vom Lehrstuhl für Theoretische Physik III der Universität Würzburg. Für einen Lauscher, der den Strahl abhorcht, bleibe die Botschaft verborgen, denn sowohl mit oder ohne Nachricht ändert sich die Intensität des Laserstrahles unregelmäßig und unberechenbar. Der synchronisierte Partner-Laser dagegen kennt die Dynamik des sendenden Lasers, und kann so den geheimen Text rekonstruieren.

Bevor dieses physikalische Prinzip allerdings für sichere und praktikable neuartige Nachrichtenübertragung verwendet werden kann, müssen die Grundlagen dazu noch weiter erforscht werden. Deshalb werden Wolfgang Kinzel und seine Mitarbeiter in Zusammenarbeit mit experimentellen und theoretischen Physikern an der Bar Ilan Universität in Israel die Theorie der geheimen Nachrichtenübertragung mit Hilfe von synchronisierten chaotischen Halbleiter-Lasern in den nächsten Jahren intensiv erforschen.

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Wolfgang Kinzel, Tel.: (0931) 888 5130; E-Mail: kinzel@physik.uni-wuerzburg.de