Auf knapp 3000 Meter ging es hoch für die Physiker der Universität München. Auf Deutschlands höchstem Berg, der Zugspitze, bauten sie ihre Apparatur auf: Ein Stativ, darauf verschiedene Bauelemente wie Laserdioden und Linsen. 23 Kilometer entfernt hatte sich ein zweites Team positioniert: Auf dem etwas tieferen hohen Gipfel des Karwendel mit einem Teleskop, das die Signale von der Zugspitze auffangen sollte. Der Ausflug in die Höhe war nötig, um Störungen weitgehend auszuschließen, erklärt Forscher Christian Kurtsiefer. "Wenn man Licht über eine weite Strecke senden möchte und dabei keine Verstärker einsetzen kann, dann braucht man eine sehr klare Luft sowie atmosphärische Bedingungenm, die den Strahl nicht verzerren. So würde ein Wärmeflirren unsere Datenübertragung sehr stören." Datenübertragung per Quantenkryptografie - ein Verfahren von dem sich die Physiker absolute Sicherheit versprechen. Die einzelnen Bits werden dabei in Photonen kodiert - der kleinsten messbaren Einheit von Licht. Je nach Schwingungsrichtung hat ein Photon den Wert 0 oder 1. Würde ein Dritter die Kommunikation abhören, würde dies sofort bemerkt - denn der Zustand eines Photons lässt sich nicht messen, ohne es zu zerstören. "Jetzt könnte man ja einwänden, dass ein Abhörer einfach ein Quantenbit misst und ein anderes mit diesem Wert wieder weitersendet. Doch man kann quantenmechanische Zustände nicht kopieren. Es ist eine Folgerung der so genannten Heisenbergschen Unschärferelation, dass man zwei bestimmte Größen an einem quantenmechanischen System nicht beliebig genau messen kann. Daher kann man ein einzelnes Photon nicht kopieren, ohne dass man dabei Fehler macht."
Die dazugehörige Technik ist entsprechend aufwändig und überdiesnicht besonders schnell. Bisher erreichten Christian Kurtsiefer und seine Kollegen gerade eine Übertragungsgeschwindigkeit von 1500 Bit pro Sekunde. Aber umfangreiche Nachrichten müssen nach den Vorstellungen der Münchner auch gar nicht übertragen werden. "Wir sind mit der Anlage in der Lage, einfach Schlüssel zu erzeugen – ähnlich, wie Sie mit einem Webbrowser einen Schlüssel austauschen, wenn Sie eine sichere Verbindung aufbauen und dann ein anderes Verfahren einsetzen, um große Datenmengen zu übertragen." Erst ein in Photonen kodierter Schlüssel, dann auf anderem Wege die Nachricht. Das klingt ziemlich altmodisch, wo doch bei modernen Kryptografieverfahren - wie sie zum Beispiel im verbreiteten Programm PGP verwendet werden - gar kein Schlüssel mehr übertragen werden muss. Statt dessen wird mit zwei Schlüsseln gearbeitet: einem geheimen und einem öffentlichen. Das funktioniert in der Praxis bestens, doch es bleibt eine Rest-Unsicherheit. "Im Fall dieser Public Key-Verfahren glauben Sie, dass es schwierig ist, eine große Zahl in Primfaktoren zu zerlegen. Zurzeit ist kein effizienter Algorithmus dazu bekannt, aber das ist nur eine Annahme, dass die Zerlegung schwierig ist. Wenn Sie aber eine genügend lange Rechenzeit zur Verfügung haben, dann können Sie PGP-Kode aufbrechen. Bei unserem Verfahren ist dies aber nicht möglich."
Nur, was nützt ein Verfahren, dass sich derzeit gerade mal auf Alpengipfeln einsetzen lässt? Die ersten Interessenten an der Quantenkryptografie sind nicht etwa Almbauern, sondern Stellen, für die es nie sicher genug sein kann: Botschaften, Geheimdienste, Militär. Auch die müssen künftig nicht ins Gebirge, um sich diskret auszutauschen. Zum einen wollen die Münchner Forscher das System jetzt auch für Sichtverbindungen in Städten einsetzbar machen, zum anderen erlaubt die erreichte Weltrekord-Strecke von 23,4 Kilometern auch ganz andere Einsatzgebiete: "Das große Problem ist, dass die Photonen nicht auf der Strecke verstärkt werden können. Eine Idee ist, dass man den Schlüssel von einer Erdstation zu einem Satelliten aufbaut und dieser später Kontakt zu einem Empfänger herstellt."
Die dazugehörige Technik ist entsprechend aufwändig und überdiesnicht besonders schnell. Bisher erreichten Christian Kurtsiefer und seine Kollegen gerade eine Übertragungsgeschwindigkeit von 1500 Bit pro Sekunde. Aber umfangreiche Nachrichten müssen nach den Vorstellungen der Münchner auch gar nicht übertragen werden. "Wir sind mit der Anlage in der Lage, einfach Schlüssel zu erzeugen – ähnlich, wie Sie mit einem Webbrowser einen Schlüssel austauschen, wenn Sie eine sichere Verbindung aufbauen und dann ein anderes Verfahren einsetzen, um große Datenmengen zu übertragen." Erst ein in Photonen kodierter Schlüssel, dann auf anderem Wege die Nachricht. Das klingt ziemlich altmodisch, wo doch bei modernen Kryptografieverfahren - wie sie zum Beispiel im verbreiteten Programm PGP verwendet werden - gar kein Schlüssel mehr übertragen werden muss. Statt dessen wird mit zwei Schlüsseln gearbeitet: einem geheimen und einem öffentlichen. Das funktioniert in der Praxis bestens, doch es bleibt eine Rest-Unsicherheit. "Im Fall dieser Public Key-Verfahren glauben Sie, dass es schwierig ist, eine große Zahl in Primfaktoren zu zerlegen. Zurzeit ist kein effizienter Algorithmus dazu bekannt, aber das ist nur eine Annahme, dass die Zerlegung schwierig ist. Wenn Sie aber eine genügend lange Rechenzeit zur Verfügung haben, dann können Sie PGP-Kode aufbrechen. Bei unserem Verfahren ist dies aber nicht möglich."
Nur, was nützt ein Verfahren, dass sich derzeit gerade mal auf Alpengipfeln einsetzen lässt? Die ersten Interessenten an der Quantenkryptografie sind nicht etwa Almbauern, sondern Stellen, für die es nie sicher genug sein kann: Botschaften, Geheimdienste, Militär. Auch die müssen künftig nicht ins Gebirge, um sich diskret auszutauschen. Zum einen wollen die Münchner Forscher das System jetzt auch für Sichtverbindungen in Städten einsetzbar machen, zum anderen erlaubt die erreichte Weltrekord-Strecke von 23,4 Kilometern auch ganz andere Einsatzgebiete: "Das große Problem ist, dass die Photonen nicht auf der Strecke verstärkt werden können. Eine Idee ist, dass man den Schlüssel von einer Erdstation zu einem Satelliten aufbaut und dieser später Kontakt zu einem Empfänger herstellt."