Türchen 19

Quantencomputer bieten viele neuartige Möglichkeiten, bedrohen aber auch die Sicherheit des Internets: Denn die Superrechner machen heute gängige Verschlüsselungsverfahren angreifbar. Wie kann man dem begegnen?

Auf Grundlage der sogenannten Quantenschlüsselverteilung haben CROSSING-Forscher Professor Thomas Walther und seine Mitarbeitenden an der TU Darmstadt ein neuartiges, abhörsicheres Kommunikationsnetzwerk entwickelt. Die Sicherheit der Quantenschlüsselverteilung basiert dabei auf Naturgesetzen.

Das neue System dient dazu, symmetrische Schlüssel zwischen Parteien auszutauschen, um Botschaften anschließend unlesbar für Dritte verschlüsseln zu können. Zusammen mit der Deutschen Telekom gelang den Forschenden um Thomas Walther der Betrieb eines Quanten-Netzwerks, das in der Anzahl der Nutzenden skalierbar und gleichzeitig robust ist. Es kann außerdem ohne vertrauenswürdige Knoten auskommen. Mit solchen Systemen könnte in Zukunft kritische Infrastruktur vor der wachsenden Gefahr durch Cyber-Angriffe geschützt werden. Zudem könnten abhörsichere Verbindungen zwischen Behördenstandorten in größeren Städten entstehen.

Das System der Forschenden ermöglicht den Quantenschlüsselaustausch, der mehreren Parteien in einem sternförmigen Netzwerk eine gemeinsame Zufallszahl zur Verfügung stellt. Dabei werden einzelne Licht-Quanten, sogenannte Photonen, an Nutzende in dem Kommunikationsnetzwerk verteilt, um aus ihnen die Zufallszahl und damit die digitalen Schlüssel zu berechnen. Aufgrund von quantenphysikalischen Effekten sind diese Schlüssel besonders sicher. So wird die Kommunikation besonders stark geschützt, außerdem können vorhandene Lauschangriffe entdeckt werden. Die Ergebnisse der Forschung wurden dieses Jahr im renommierten Journal „PRX Quantum“ vorgestellt.