Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantenkryptographie - Abhörsicher durch die Luft

02.04.2013
LMU-Physiker haben erstmals die Quantenschlüssel-Verteilung zwischen einem Flugzeug und einer Bodenstation erprobt.

Wenn wir im Internet Nachrichten versenden, wünschen wir uns, dass sie auch wirklich nur der Empfänger zu sehen bekommt. Quantenphysiker wollen das mithilfe von geheimen Schlüsseln, die über Satelliten verteilt werden, wirklich werden lassen. In der Quantenkryptographie werden an Stelle von klassischen Bits quantenmechanische Zustände von einzelnen Lichtteilchen verwendet.

Zusammen mit der Heisenbergschen Unschärferelation, wonach Ort und Impuls eines Teilchens nur dann gleichzeitig bestimmt werden können, wenn man für beide Größen eine Unschärfe in Kauf nimmt, eröffnet sich so die Möglichkeit, Daten abhörsicher zu übertragen. Anders als in der klassischen Kryptographie, ist die Sicherheit des Schlüsselaustauschs auf Basis der Quantenmechanik beweisbar. Jedes Abhören des Schlüssels würde sofort das Verhalten der Teilchen stören und damit bemerkt werden.

Diese Verschlüsselungstechnik wird bereits vereinzelt von Regierungen und Banken eingesetzt. Die Datenübertragung funktioniert entweder über Glasfasern oder die Luft. In beiden Fällen lassen sich sichere Schlüssel jedoch nur über eine Strecke von 100 bis 200 Kilometern erzeugen, da die Fehlerrate der Übertragung mit der Länge der Strecke zunimmt. So hat die Arbeitsgruppe um den LMU-Physiker Harald Weinfurter bereits 2007 in einem Experiment Schlüssel zwischen Teneriffa und La Palma über eine Entfernung von 144 Kilometern ausgetauscht. Könnte man die Verschlüsselungstechnik jedoch via Satellit einsetzen, dann wäre eine Datenübertragung auf globaler Ebene möglich.

20 Kilometer durch die Atmosphäre
Einem Forscher-Team um Harald Weinfurter und Sebastian Nauerth von der Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität München ist es nun in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gelungen, Quantendaten zwischen einem Flugzeug und einer Bodenstation zu übertragen. Damit wurde erstmals eine Verbindung per Quantenkryptografie mit einem sich schnell bewegenden Objekt hergestellt.

Für das Experiment wurde die Quantenübertragung erfolgreich in die Laserkommunikationssysteme des DLR integriert. Das DLR konnte hier seine Erfahrung und Expertise im Bereich der Laserkommunikation einbringen.

„Das zeigt, dass die Quantenkryptografie eine Erweiterung für bestehende Systeme sein kann“, sagt Sebastian Nauerth von der LMU. Zwischen der Empfängerstation am Boden und dem Sender auf dem Flugzeug wurden Lichtsignale gesendet. Bei der Übertragung von einem mobilen Sender war die besondere Herausforderung, die Lichtteilchen trotz der Vibrationen im Flugzeug zielgenau zum Teleskop zu bringen. „Mit Hilfe von schnell beweglichen Spiegeln konnte auch während des Fluges eine Zielgenauigkeit von weniger als drei Meter über 20 Kilometer Entfernung erreicht werden“, berichtet Florian Moll, Projektleiter am DLR-Institut für Kommunikation und Navigation. Mit dieser Präzision könnte Wilhem Tell den Apfel noch auf eine Entfernung von 500 Metern treffen.

Die Bedingungen des Experiments waren hinsichtlich des beobachteten Signalverlusts und der Luftturbulenzen vergleichbar mit den Bedingungen bei der Kommunikation zu Satelliten. Gleiches gilt für die Winkelgeschwindigkeit des Flugzeugs. Damit haben die Wissenschaftler mit ihrem Experiment einen wichtigen Schritt hin zu abhörsicherer Kommunikation via Satellit gemacht. (nh)

Publikation:
Air to ground quantum communication
Sebastian Nauerth, Florian Moll, Markus Rau, Christian Fuchs, Joachim Horwath, Stefan Frick and Harald Weinfurter
Nature photonics
Doi 10.1038/NPHOTON.2013.46

Ansprechpartner:
Sebastian Nauerth
Tel.: 089 / 2180 – 6996
E-Mail: sebastian.nauerth@lmu.de
Department Physik, AG Weinfurter
http://xqp.physik.uni-muenchen.de/index.html

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://xqp.physik.uni-muenchen.de/index.html
http://www.lmu.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Freie Elektronen in Sonnen-Protuberanzen untersucht
25.07.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Magnetische Quantenobjekte im "Nano-Eierkarton": PhysikerInnen bauen künstliche Fallen für Fluxonen
25.07.2017 | Universität Wien

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: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Robuste Computer für's Auto

26.07.2017 | Seminare Workshops

Läuft wie am Schnürchen!

26.07.2017 | Seminare Workshops

Leicht ist manchmal ganz schön schwer!

26.07.2017 | Seminare Workshops