Linzer arbeiten an Schlüssel zur sicheren Datenübertragung

Das Problem: Man benötigt dazu hochverschränkte Photonen. Professor Armando Rastelli und sein Kollege Rinaldo Trotta vom Institut Halbleiter- und Festkörperphysik der Uni Linz ist nun ein wichtiger Schritt gelungen, um diese schwer fassbaren Teilchen herzustellen.

"Man wird gleich entdeckt"

Derzeit werden Daten mit Bits - das sind elektrische oder optische Signale - übertragen. Diese Verschlüsselung kann aber geknackt werden. Bedeutend sicherer wären sogenannte Quantenbits: "Wird ein Quantenbit gelesen, zerstört sich der Schüssel selbst", erklärt Rastelli. Weiterer Vorteil: "Wenn man versucht, den Schlüssel zu knacken, wird man gleich entdeckt." Hacker, Betrüger und Spione könnten es also künftig schwer haben. Die Forscher halten sogar eine "zu 100 Prozent sichere Kommunikation" für möglich.

Noch zieren sich die Quantenbits aber etwas: Ihre Signalstärke nimmt bei der Übertragung ab, die Verschlüsselung gelingt daher derzeit nur über eine Distanz von wenigen Kilometern - zu kurz fürs World Wide Web. "Ein Verstärker, ein sogenannter Quantenrepeater, der diese Verluste minimiert, ist also notwendig", so Trotta. Dafür braucht man aber zuverlässige Quellen von verschränkten Photonen, diese sind wiederum schwer herzustellen.

Quantenpunkte

Eine Möglichkeit wären Quantenpunkte - mikroskopisch kleine Nanostrukturen aus Halbleitern, wie sie auch in herkömmlichen elektronischen Geräten wie Handys oder DVD-Playern stecken. Seit Jahren zerbrechen sich Forscher weltweit den Kopf darüber, wie man exakt jene Quantenpunkte erhält, die auch die gewünschten Photonen produzieren. Das Team der Johannes Kepler Universität (JKU) hat es jetzt allerdings geschafft, die Eigenschaften von Quantenpunkten mittels externer "Einstellknöpfe" so genau zu kontrollieren, dass jeder beliebige Quantenpunkt als Quelle hochverschränkter Photonen verwendet werden kann. Die Forscher berichten über ihre Erkenntnisse in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters".

Die Entwicklung sei ein wichtiger Baustein, bis zur Serienfähigkeit werde es wohl noch 15 Jahre dauern, schätzt Rastelli. Eine der Unwägbarkeiten, die es noch zu beseitigen gilt, ist die Temperatur. Derzeit funktioniere die Methode nur bei rund zehn Grad Kelvin (rund minus 260 Grad Celsius), erklärte er. Abhilfe könnten miniaturisierte Kühler schaffen. "Es muss ja nur ein ganz kleiner Bereich im Zehntel-Millimeter-Bereich gekühlt werden und nicht der gesamte Computer." Zudem brauche es noch Speichermöglichkeiten für die Quantenbits, denn: "Es sind Photonen. Sie bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit und sind sehr schwer zu fangen."