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Quantenverschlüsselung : Den NSA-Lauschern keine Chance

Europas Vision von Souveränität: Das erste abhörsichere Kommunikationsnetz (hier eine Simulation) wurde vor fünf Jahren in Wien präsentiert Bild: Austrian Research Centers

Das Abhören von Handybotschaften und E-Mails könnte ein Ende haben - dank einer Verschlüsselungstechnik, die den Gesetzen der Quantenwelt gehorcht. Sie enttarnt jeden Spion auf der Stelle. Was fehlt, ist der politische Wille in Europa, die neue Technologie zu verwirklichen und die klassischen Verschlüsselungssysteme zu ersetzen.

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          Aufgeschreckt durch die Nachricht, das Handy von Angela Merkel sei von der amerikanischen Nationalen Sicherheitsbehörde NSA seit Jahren angezapft worden, wird so manchem Entscheidungsträger aus Politik, Wirtschaft und der Finanzwelt den Angstschweiß auf die Stirn treiben, wenn er neuerdings vertrauliche Nachrichten auf seinem Handy verschickt oder liest. Deshalb scheint der gute Rat mehr als teuer, Botschaften nur verschlüsselt zu verschicken, damit kein unbefugter Dritter mitlesen oder mithören kann. Doch wie sicher ist sicher? Die gängigen Verschlüsselungsverfahren, die beim E-Banking oder E-Shopping genutzt werden, mögen vielleicht noch einen Hobby-Hacker abschrecken, der versucht einen Kreditkartencode zu knacken. Professionelle Lauscher von Geheimdiensten oder Sicherheitsbehörden, die mit reichlich Computerpower ausgestattet sind, lassen die konventionellen Kryptographieverfahren eher kalt. Doch das könnte sich bald ändern. Denn es ist eine Verschlüsselungstechnik auf dem Vormarsch, die absolut abhörsichere Kommunikation garantiert, da sie die Prinzipien der Quantenphysik nutzt. Die Rede ist von der Quantenkryptographie.

          Manfred Lindinger
          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Die Sicherheit vieler Geheimcodes beruht darauf, dass es extrem aufwendig ist und einer großen Rechenleistung bedarf, eine große Zahl in ein Produkt von Primzahlen zu zerlegen. Doch ist es nur eine Frage der Hardware und damit der Zeit, wie schnell ein als sicher geltender klassischer Code geknackt werden kann. Die Quantenkryptographie hingegen nutzt jene Regeln, denen Atome, Lichtteilchen (Photonen genannt) und alle Quantenobjekte unterliegen. Anders als die Gegenstände unserer Alltagswelt erhalten Quantenobjekte ihre Eigenschaften erst dann, wenn man sie beobachtet, also einer Messung unterwirft. Übermittelt man nun eine Nachricht, codiert in einer Abfolge von einzelnen Lichtteilchen, so hat ein Lauscher schlechte Karten. Denn er verändert merklich die Abfolge der Bits des Quantencodes, was Sender und Empfänger sofort bemerkten. Jeder Lauschangriff wird sofort enttarnt.

          Praxistauglichkeit längst bewiesen

          Neu ist der Ansatz nicht. Tatsächlich ist das Konzept der Quantenkryptographie schon vor Jahrzehnten entwickelt worden. Das am häufigsten verwendete quantenkryptographische Verfahren beruht auf einer Idee von Charles Bennett und Gilles Brassard aus dem Jahre 1984. Bei dieser Technik - BB84-Protokoll genannt - übermittelt der Sender an den Empfänger eine zufällige Folge von Nullen und Einsen in Gestalt einzelner Photonen, die in unterschiedliche Richtungen schwingen. Eine vertikale Polarisierungsrichtung etwa kann Null bedeuten, während eine horizontale Polarisierung die Eins symbolisiert. Der Empfänger misst die Zustände der Photonen und vergleicht anschließend sein Ergebnis mit der Bitfolge, die der Sender erhalten hat. Stimmt dieser Schlüssel auf beiden Seiten perfekt überein, wird die eigentliche Nachricht übertragen. Ein Lauscher verrät sich dadurch, dass er eine erkennbare Fehlerrate bei der Übertragung erzeugt. In diesem Fall brechen Sender und Empfänger die Kommunikation sofort ab oder wählen einen neuen Schlüssel.

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