Laser-Chaos macht Nachrichtentransfer abhörsicher

Eigentlich gilt der Lichtstrahl eines Lasers als Paradebeispiel für regelmäßige Bewegung: Die elektrischen und magnetischen Lichtwellenanteile schwingen absolut im Gleichtakt mit der Laserfrequenz. Umso merkwürdiger ist es daher, dass ein Laser, dessen Lichtstrahl durch einen Spiegel wieder in sich selbst zurückgelenkt wird, chaotisch werden kann. Die Lichtwelle schwingt nun unregelmäßig und unberechenbar. Sie reagiert empfindlich auf kleine Störungen.

Noch verblüffender klingt jedoch die Tatsache, dass sich zwei solche chaotischen Laser, die einen Teil ihres Lichtstrahls zum jeweiligen Partner senden, miteinander synchronisieren lassen. Im Ergebnis ist die Lichtwelle dann zwar immer noch chaotisch, aber beide Laser schwingen im Gleichgewicht – sozusagen „Zwillinge im Chaos“.

Dieses Phänomen wollen jetzt Physiker der Uni Würzburg gemeinsam mit Kollegen von der Bar Ilan Universität aus Israel zur geheimen Nachrichtenübertragung nutzbar machen. „Der chaotische Laserstrahl wird dazu mit einer Nachricht moduliert“, erklärt Professor Wolfgang Kinzel vom Lehrstuhl für Theoretische Physik III der Universität Würzburg. Für einen Lauscher, der den Strahl abhorcht, bleibe die Botschaft verborgen: Denn sowohl mit oder ohne Nachricht ändert sich die Intensität des Laserstrahls unregelmäßig und unberechenbar. Der synchronisierte Partner-Laser dagegen kennt die Dynamik des sendenden Lasers und kann so die geheime Botschaft rekonstruieren.

Bevor dieses physikalische Prinzip allerdings für sichere und praktikable Nachrichtenübertragung verwendet werden kann, müssen die Grundlagen dazu noch weiter erforscht werden. Deshalb wollen die Physiker die Theorie der geheimen Nachrichtenübertragung mit Hilfe von synchronisierten chaotischen Halbleiter-Lasern in den nächsten Jahren intensiv erforschen. Ihre Arbeit wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. (Detlef Scholz)