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 Quantenmechanik ist komplex genug – vorerst …
21.04.2017 | Universität Wien

nachricht Tief im Inneren von M87
20.04.2017 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten