Messbare Sicherheit bei der Datenübertragung: Neue Jenaer Forschungsgruppe „FastPhoton“ widmet sich der Quantenkommunikation
(Sebastian Hollstein) – Egal ob an der Supermarktkasse, beim Online-Banking oder auch beim Austausch von Informationen zwischen staatlichen Institutionen — die Übertragung sensibler Daten per Internet setzt immer ein bestimmtes Maß an Vertrauen voraus. Denn sämtlichen Verschlüsselungssystemen liegen mathematische Prinzipien zugrunde und können mit entsprechender Rechenleistung theoretisch auch geknackt werden. Deshalb entwickeln Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena gemeinsam mit Kollegen der Technischen Universität Ilmenau und des Fraunhofer Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik in Jena Methoden, die auf physikalischen Grundsätzen basieren und somit weitaus sicherere Alternativen bieten.
Unterstützt werden sie dabei von der Thüringer Aufbaubank, welche die Forschungsgruppe „Ultrabreitbandige Hochfrequenz-Ansteuerung fasergekoppelter Laserdioden für polarisations- und zeitstempel-kodierte Einzelphotonen in der Quantenkommunikation“ (kurz: FastPhoton) seit dem 1. Januar für die kommenden zweieinhalb Jahre mit insgesamt 650.000 Euro finanziert. Das Projekt, geleitet von Prof. Dr. Andreas Tünnermann von der Universität Jena, ist am Thüringer Innovationszentrum „InQuoSens“ angesiedelt, an dem Forscher beider Thüringer Universitäten elektronische und nanophotonische Lösungen für Quantenlichtquellen entwickeln — denn genau diese benötigen die neuen Verschlüsselungssysteme.
Aktuell werden Daten häufig über Glasfaserkabel mit Licht übertragen. Dabei verwendet man für jedes Bit eine enorme Menge Photonen, da die Teilchen so gut detektiert und verstärkt werden können. „Gelänge es aber, die Informationen in einzelnen Photonen zu übermitteln, dann kommen die Quanteneigenschaften der Teilchen zum Tragen, die rein physikalische Verschlüsselungsmethoden ermöglichen“, sagt Dr. Falk Eilenberger von der Universität Jena, der an der Forschergruppe beteiligt ist. „Sicherheitstechnisch bedeutet das eine enorme qualitative Verbesserung. Denn ein Photon lässt sich nur genau einmal vermessen und ist somit nur für genau einen Empfänger lesbar – ein Zugriff von außen wäre nicht möglich beziehungsweise bliebe nicht unentdeckt. Sogar der Betreiber der Infrastruktur kann keine Daten herausziehen. So wird Sicherheit messbar.“
Die physikalischen Prinzipien für ein solches Vorgehen sind bereits seit einigen Jahrzehnten bekannt und bewiesen. Nun gilt es, konkrete potentielle Anwendungen unter die Lupe zu nehmen. Elementar hierfür sind geeignete Einzelphotonenquellen, die die notwendigen Photonen mit präzise definierten Eigenschaften produzieren. Auf deren Entwicklung, Verbesserung und Integration wollen sich die Wissenschaftler im Rahmen der Forschergruppe besonders konzentrieren.
Verfasst von: Redaktion
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