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 Schnell wachsende Galaxien könnten kosmisches Rätsel lösen – zeigen früheste Verschmelzung
26.05.2017 | Max-Planck-Institut für Astronomie

nachricht 3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind
24.05.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften