Quantenphysik Der Quanten-Coup in Wien

Vertrauliche Informationen sollte man vorsichtshalber verschlüsselt austauschen, damit sie nicht in falsche Hände geraten. Trotz aller Bemühungen lassen sich Nachrichten mit herkömmlichen Mitteln noch immer nicht sicher übermitteln, sehr zum Leidwesen von Geheimdiensten und Banken. Abhilfe verspricht die sogenannte Quantenkryptographie. In der Praxis spielt das Verfahren, das die Gesetzmäßigkeiten der Quantenphysik nutzt, noch immer keine große Rolle. Das könnte sich von diesem Mittwoch an ändern. Eine Gruppe von Physikern will in der österreichischen Hauptstadt erstmals eine quantenmechanisch verschlüsselte Banküberweisung vom Rathaus zu einer Bankfiliale schicken.

Herkömmliche Verschlüsselungsverfahren beruhen darauf, daß bestimmte mathematische Operationen nur mit großem Aufwand ausgeführt werden können. Doch ist es nur eine Frage der Zeit, bis die Computertechnik so weit fortgeschritten ist, daß jeder bislang als sicher geltende Code in kürzester Zeit entschlüsselt werden kann. Absolute Geheimhaltung erreichte man indes mit verschränkten Lichtquanten - auch wenn der schnellste denkbare Rechner zur Verfügung stünde. Diese Photonenpaare bilden stets ein einheitliches System, unabhängig davon, wie weit sie voneinander entfernt sind. Mißt man die Eigenschaften des einen Teilchens, so stehen sofort die Eigenschaften des anderen Teilchens fest. Ein Lauscher, der eines der Photonen anzapfte, würde sich sofort verraten, da er durch das Abhören eine Messung ausführte.

Verschränkte Photonen als Schlüssel

In einem Freilandversuch ist es Anton Zeilinger und seinen Mitarbeitern von der Universität Wien kürzlich gelungen, verschränkte Photonen über eine Strecke von einem halben Kilometer an den Ufern der Donau zu übertragen. Heute wollen sie einen neuen Quanten-Coup unternehmen: Die Übermittlung einer Banküberweisung durch das Abwasserkanalsystem von Wien - und das absolut sicher.

Der Auftraggeber der ungewöhnlichen Transaktion ist der Bürgermeister Wiens, Michael Häupl, der Adressat der Vorstandsvorsitzende der "Bank Austria Creditanstalt", Erich Hampel. Zwischen Sender und Empfänger liegen 640 Meter Luftlinie und eine 1450 Meter lange Glasfaserleitung, durch die der quantenmechanische Schlüssel und die eigentliche Banküberweisung geschickt werden. Als Schlüssel fungieren verschränkte Photonen, die mit einem Laserstrahl und einem Kristall in der Bankfiliale erzeugt werden. Während das eine Quant zum Bürgermeister geschickt wird, verbleibt das andere in der Bank.

Unerlaubte Zugriffe zerstören die Verschränkung

An den jeweiligen Bestimmungsorten werden die Polarisationszustände der Teilchen gemessen und in eine zufällige Folge von Einsen und Nullen umgewandelt, den Schlüssel zur Nachrichtencodierung. Die Codes sind im Rathaus und in der Bankfiliale identisch. Anschließend wird die Überweisung, also die eigentliche Nachricht, im Rathaus Bit für Bit mit dem Schlüssel verknüpft und durch das Glasfaserkabel in die Schottengasse geschickt. In der Bank erfolgt dann die Entschlüsselung der Überweisung.

Ein unbefugter Lauscher kann bereits erkannt werden, bevor die eigentliche Nachricht gesendet wurde. Jeder unerlaubte Zugriff zerstört nämlich die Verschränkung der Photonenpaare und damit letztlich die Abfolge der Zahlenfolgen, wodurch Sender und Empfänger zwei verschiedene Schlüssel vorliegen. Über einen öffentlichen Kanal, etwa über Telefon, können Sender und Empfänger einen Teil ihres Schlüssels vergleichen und herausfinden, ob jemand gelauscht hat. Wenn ja, erzeugt man einfach einen neuen Code, und die Nachricht wird abermals übertragen. Ein unbefugter Dritter kann also höchstens die Übertragung der Nachricht verhindern, nicht aber den Inhalt auslesen. Wenn das Vorhaben nach Plan verläuft, wird Wiens Bürgermeister gegen Mittag seine Überweisung getätigt haben. Ob bei der ersten quantenmechanischen Transaktion größere Geldbeträge fließen werden, ist noch ein Bankgeheimnis.