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Sichere Daten dank Quantentechnologie

Sichere Daten dank Quantentechnologie
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„Unknackbar“ dank Quantenphysik: Sie soll Zufallszahlen liefern, die komplett unvorhersehbar und damit besonders sicher sind. Zufallszahlen sind besonders für die Datenverschlüsselung wichtig. Die Effekte der Quantenphysik machen die Abfolgen von Nullen und Einsen perfekt zufällig und damit nahezu unknackbar.

Quantentechnologien versprechen einen tief greifenden Wandel unseres digitalen Lebens. Mithilfe der Quantenphysik können unknackbare Chips und absolut sichere Kommunikationsnetze geschaffen werden. Euronews-Reporter Jeremy Wilks hat sich in Barcelona und Genf angeschaut, wie das funktioniert.

Neue Stufe der Computersicherheit

Mithilfe der Quantenphysik erreicht man eine neue Stufe der Computersicherheit. Die Wissenschaft über winzige Teilchen, die sich auf unvorhersehbare Weise verhalten, hat ein außergewöhnliches Potenzial. Aber was ist eigentlich ein "Quantum"? Ein Quantenphysiker der Universität Genf erklärt:

"Ein Quantum kann vielen Menschen vieles bedeuten. Wenn man nichts mit Physik zu tun hat, ist es immer etwas Seltsames, Bizarres", meint Rob Thew. "Was meine ich mit Quantum? Einfach ausgedrückt ist es ein einzelnes Objekt, ein einzelnes Atom oder ein einzelnes Photon, ein einziges Lichtpartikel. Und unsere Fähigkeit, Quanten zu kontrollieren und zu manipulieren, hat sich in den vergangenen 20 Jahren enorm verbessert."

Das hat die Entwicklung sogenannter Quanten-Zufallszahlengeneratoren gefördert. Sie nutzen die Effekte der Quantenphysik, um komplett unvorhersehbare Zufallszahlen zu erzeugen. Diese neuen Generatoren können Verschlüsselungscodes erstellen, die kein Computer-Hacker knacken kann.

Foto: Jeremy Wilks

Hugo Zbinden, Quantenphysiker an der Universität Genf zeigt einen Quanten-Zufallszahlengenerator, der Millionen von Bits pro Sekunde erzeugt. Er kann in Smartphones integriert und in vielen Anwendungen verwendet werden.

"Der Chip selbst ist vielleicht knackbar", so Hugo Zbinden, _"aber er wird in ein komplexeres System integriert. Und wir haben noch Probleme bei der Implementierung. Aber die Grundlagen, die Physik dahinter, sind unknackbar."
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DIe EU-Quantum-Flaggschiff-Initiative

Die EU unterstützt über 20 Forschungsprojekte, um diese Technologie im Rahmen ihrer Quantum Flaggschiff-Initiative von der Entwicklung zur Marktreife zu bringen. Die Initiative wird koordiniert vom deutschen VDI Technologiezentrum.

In Barcelona am Institut für Photonen-Wissenschaften (ICFO) arbeitet man am nächsten Schritt, an der Entwicklung des "Quanteninternets", bei dem Nachrichten über Photonen gesendet werden. Jeder Versuch, die Kommunikation abzufangen, wird erkannt. Die Hardware ist noch nicht marktreif, aber vielversprechend.

"Ihre Daten werden geschützt, beispielsweise Ihre Finanz- und Gesundheitsdaten", erklärt Valerio Pruneri, CiViQ-Projektkoordinator ICFO/ICREA. "Auch im Hinblick auf Verteidigungs- und Sicherheitsaspekte gibt es enorme Vorteile, ganz zu schweigen von der Sicherung von Strom- oder Transportnetzen."

Die neuen "unknackbaren" Chips erzeugen Zufallszahlen, indem zwei Laser auf zwei Ziele abgefeuert werden. Das Ergebnis kann nicht vorhergesagt werden. Die Technologie ist überall einsetzbar, weiß Carlos Abellán, Mitbegründer und Chef von Quside:

"Ein Beispiel ist die Integration dieser Chips in die Server-Technologie für die Sicherheit in Rechenzentren. Andere Anwendungsbeispiele sind vernetzte Autos, Netzwerke von IoT-Geräten (Internet der Dinge) und sogar Mobiltelefone, wo diese Technologie allmählich integriert wird."

Riesiges Potenzial der Quantentechnologie

Dieser Prozess der Forschung, Entwicklung und des Einsatzes in Alltagsgeräten macht die Quantentechnologie zu einem schnelllebigen Bereich:

"Wirklich in der Lage zu sein, eines Tages ins Labor zu gehen und etwas auf Quantenebene so zu entwickeln, wie man es sich wünscht, und es dann in eine Box zu legen und an einen potenziellen Kunden, an jemanden zu verkaufen, - eine Anwendung zu entwickeln, die einen echten Einfluss auf das Leben von jemandem hat, dieser Prozess wird meiner Meinung nach schnell voranschreiten", so Rob Thew. "Dieses Potenzial, das die Quantentechnologie im Moment demonstriert, gehört zu den Dingen, die sehr aufregend sind."

Nahezu absolute Sicherheit ist nur eine der Innovationen aus der EU-Quantum-Flaggschiffinitiative, im Rahmen derer auch an Technologien wie Quanten-Computing gearbeitet wird.