Qbits gegen Spione

Technik von der Stange

In den vergangenen Monaten haben mehrere Forschergruppen Firmen gegründet, die auf den Bau von quantenkryptographischen Apparaten setzen. Das erste serienreife Produkt hat das schweizerische Unternehmen ID Quantique vorgestellt, ein Projekt des Genfer Kryptologen Nicolas Gisin und seiner Mitarbeiter. Die Forscher haben eine Quantenkryptobox erfunden, welche die Kommunikationspartner jeweils über einen USB-Port an ihren PCs anschließen, während die Geräte über eine Single-Mode-Glasfaserleitung miteinander verbunden sind. Der Quantenapparat erledigt alles nach Wunsch. Er kreiert einen völlig zufälligen Schlüssel beliebiger Länge, den nach der Übergabe nur Alice und Bob kennen, und womit Alice ihre Nachricht nach jedem gewünschten Verfahren chiffrieren kann, zum Beispiel auch mit einer XOR-Verknüpfung.

Das Produkt beruht auf einer Technik, die im Jahr 1984 von Charles Bennet, Mitglied der IBM-Forschungsgruppe, und Gilles Brassard von der Universität Montreal begründet wurde. Das nach seinen Entdeckern benannte Verfahren "BB84" nutzt die Tatsache aus, dass ein Quantensystem massiv gestört wird, wenn man es beobachtet. Der Apparat von Alice erzeugt eine Serie von Quanten-Bits oder Qbits, die beide Partner erhalten. Falls ein Spion die Leitung zu Bob belauscht, beeinträchtigt er die transportierten Qbits, sodass sich die Bit-Reihen des Absenders und des Empfängers zu 25 Prozent voneinander unterscheiden. In diesem Fall muss Alice den Prozess wiederholen, einen neuen Schlüssel erzeugen lassen und an ihren Partner senden.

Um zu prüfen, ob die Übergabe abgehört wurde, vergleichen die Endgeräte einen Teil der Bit-Reihe, zum Beispiel die letzten zehn Prozent, die Bobs PC über eine öffentliche Verbindung an den Rechner von Alice schickt. Sind die Stichproben verschieden, hat sich ein Hacker in die Leitung eingeklinkt. Der übertragene Key ist wertlos. Stimmen sie überein, besitzen Bob und Alice mit den übrigen 90 Prozent der Qbit-Serie einen geheimen Schlüssel zum Kodieren ihrer Botschaften.