Unter dem Stichwort «Quantenkryptografie» warnt das deutsche Handelsblatt: «Superschnelle Quantencomputer könnten in Zukunft herkömmliche Verschlüsselungstechniken knacken.» Schon in 10 bis 15 Jahren könnten Quantencomputer entschlüsseln, was heute noch halbwegs sicher scheint: Bank- und Gesundheitsdaten im Privatbereich, aber auch hochsensible Informationen von Regierungen und Militärs. Experten für Verschlüsselungstechnik suchen deshalb nach Alternativen. Eine davon macht sich Satelliten im All zunutze. Erfahren Sie mehr über diesen vielversprechenden Forschungsansatz.

Dramatische Beschleunigung der Rechenleistung

Laut dem «Handelsblatt» gibt es die ersten Quantencomputer bereits. Die neuen Computer sind kleine Wunderwerke. Rechenvorgänge können dramatisch beschleunigt werden. Statt Jahre dauern sie vielleicht nur noch Stunden oder weniger. Das macht aktuelle Sicherheits- und Verschlüsselungsverfahren angreifbar. 

Max-Planck-Institut forscht

Das deutsche Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) meint zu den Fortschritten bei den Quantencomputern: „Um von dieser Entwicklung nicht irgendwann überholt zu werden, muss bereits heute an einer absolut sicheren Verschlüsselung gearbeitet werden.“ Diese Herausforderung nehmen Forscher des Max-Planck-Instituts (MPI) für die Physik des Lichts in Erlangen an. „Unser Ziel ist es, dass wir schneller sind als die Entwicklungen, die uns bedrohen“, sagt Christoph Marquardt vom MPI. Mit Kollegen forscht er deshalb an der sogenannten Quantenkryptografie.

Absolut sichere Verschlüsselung

Das neue Verschlüsselungsverfahren beruht auf den Gesetzen der Quantenphysik. Demnach kann ein Photon – auch Lichtquant genannt – nur ein einziges Mal vollständig vermessen werden. Der Grund: Die Messung selbst verändert den Zustand des Teilchens, eine zweite Messung würde ein anderes Ergebnis liefern. Diesen Umstand kann man für die Verschlüsselung von Informationen nutzen: Ein Sender schickt Photonen an einen Empfänger. Gemeinsam können sie dann einen geheimen Code erzeugen, mit dem verschlüsselte Informationen gelesen werden können. Diese Technik gilt als absolut sicher gegen Angriffe, weil jeder Versuch, den Code heimlich abzulesen, Spuren in den Signalen hinterlassen und somit sofort auffliegen würde.

Umweg über das Weltall

Das Problem war bislang die Distanz, über die mit der Quantenkryptografie Informationen übermittelt werden können. Die ist sehr kurz. Deshalb der neue Ansatz: Man macht einen Umweg über den weitgehend störungsfreien Raum – das Weltall. 
Da gibt es zwar auch Absorption in der Atmosphäre. Aber die ist nur zehn Kilometer dick. Danach kommt ein Vakuum. Das machen sich die Forscher zunutze: Sie haben den Kommunikationssatelliten Alphasat I-XL Laserstrahlen im Infrarotbereich zu einer 38’000 Kilometer entfernten Messstation auf der Ferieninsel Teneriffa schicken lassen. Es gelang dann, mit den Lichtquanten des Laserstrahls den Code zu erzeugen, mit dem man eine verschlüsselte Information lesen kann. 
Nun geht es darum, die Quantenkryptografie mit Satelliten bezahlbar zu machen. Die Vision: In fünf bis zehn Jahren könnte ein ganzer Schwarm an Satelliten auf Quantenbasis absolut sicher kommunizieren – sowohl untereinander als auch mit Basisstationen.