Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Photonen-Ping-Pong liefert super sicheren Code

02.03.2007
Potsdamer Physiker testen erfolgreich neue Methode der Quantenkryptographie

Potsdamer Physiker um Juniorprofessor Dr. Martin Ostermeyer haben erstmals erfolgreich eine neuartige Methode zur sicheren Verschlüsselung von Informationen mit Hilfe von so genannten verschränkten Photonenpaaren getestet.

Die theoretischen Grundlagen für dieses Verfahren zur Verschlüsselung von Informationen wurden ebenfalls an der Universität Potsdam von Kim Boström aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Martin Wilkens entwickelt.

Mit diesem Verfahren kann ein Schlüssel zum Codieren von Information, die zwischen zwei Kommunikationspartnern verschickt werden soll, erstellt und abhörsicher verschickt werden. Die Forscher bezeichnen ihre Methode als Ping-Pong-Protokoll: Der Schlüssel entsteht, indem der Empfänger einen Teil des Informationsträgers zum Sender der Nachricht schickt ("Ping") und der Sender ihn nach einer Modifizierung wieder an den Empfänger zurück sendet ("Pong"). Weil immer nur ein Teil des Informationsträgers übertragen wird, können Dritte ihn nicht zur Informationsextraktion nutzen, selbst wenn sie ihn abfangen könnten.

... mehr zu:
»Photon »Polarisation »Teilchen

Das Verfahren ist damit bei gleicher Datenübertragungsrate sicherer als alle bisherigen herkömmlichen oder auf Quanten beruhenden Verschlüsselungsmethoden. In dem kürzlich erfolgreich durchgeführten Experiment übertrugen Ostermeyer und sein Diplomand Nino Walenta das Logo der Universität mit einem auf diese Weise generierten Code über das Internet. Die Anwendung des Ping-Pong-Protokolls wäre besonders interessant für sicherheitssensible Bereiche, etwa im Bankverkehr oder für die nachrichtendienstliche Kommunikation.

Für ihre Verschlüsselungsmethode bedienen sich die Potsdamer Physiker einer quantenmechanischen Besonderheit, der so genannten Verschränkung. Die individuellen Eigenschaften von verschränkten Teilchen sind nicht unabhängig voneinander, auch wenn sie viele Millionen Kilometer weit voneinander entfernt sind. Verschränkte Photonen lassen sich beispielsweise mit Hilfe eines Kristalls herstellen, der aus einem energiereichen Photon zwei energieärmere Photonen erzeugt. Eine der Eigenschaften der Photonen, die sich die Forscher zunutze machen, ist die Polarisation. Wenn die beiden verschränkten Photonen entstehen, steht ihre individuelle Polarisation noch nicht fest, sondern erst nach deren Messung am einzelnen Photon. Dies ist eine Besonderheit der Quantenwelt. Sobald aber die Polarisation des einen Photons fest steht, ist auch unmittelbar die Polarisation des mit ihm verschränkten Partners bekannt, da ihre Eigenschaften voneinander abhängig sind. Die Messung an einem Photon beeinflusst somit das Messergebnis an dem anderen.

Beim Ping-Pong-Protokoll werden zunächst vom Empfänger zwei verschränkte Photonen erzeugt. Eines der Teilchen schickt er an den Sender der Information. Der Sender verändert nun nach dem Zufallsprinzip die Verschränkung zwischen den Photonen durch Manipulation des einen Lichtteilchens oder lässt sie gleich.

Anschließend schickt das Teilchen wieder zum Empfänger. Das hier zurück gebliebene Teilchen wird wieder mit seinem Partner zusammen geführt. Physiker sprechen dabei von Interferenz. Diese wird gemessen. Je nachdem, ob die Verschränkung Photon vom Sender der Nachricht verändert wurde, liefert die Messung zwei mögliche Ergebnisse. Derart lässt sich ein binärer Schlüssel generieren. Nach diesem Prinzip wird jeder einzelne Bildpunkt einer Information verschlüsselt und dann "abhörsicher" beispielsweise über das Internet übertragen. Zur Decodierung entfernt der Empfänger mit einem mathematischen Verfahren schließlich den Code wieder von der Information.

Andrea Benthien | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-potsdam.de/pressmitt/2007/pm044_07.htm

Weitere Berichte zu: Photon Polarisation Teilchen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Erforschung von Elementarteilchen in Materialien
17.01.2017 | Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie

nachricht Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

17.01.2017 | Physik Astronomie

Wasser - der heimliche Treiber des Kohlenstoffkreislaufs?

17.01.2017 | Geowissenschaften

Kieselalge in der Antarktis liest je nach Umweltbedingungen verschiedene Varianten seiner Gene ab

17.01.2017 | Biowissenschaften Chemie