NSA hat keine Chance – Quantenphysik!

Da haben die westlichen Geheimdienste nicht schlecht gestaunt. Beim 18. Kongress der Kommunistischen Partei Chinas Ende 2012 haben sie nichts darüber erfahren können, was dort entschieden wurde. Nichts drang nach außen. Für die Spione war das unglaublich. Die Chinesen hatten ein Quantennetzwerk installiert.

Teilchen verändern bei Beobachtung ihren Zustand

Das ist wirklich ein riesiger Schritt. Zum ersten Mal wurde die Quantenphysik praktisch eingesetzt und hat die Welt, so wie wir sie bisher kennen verändert. China ist tatsächlich in der Lage Informationen per Quantenphysik zu übertragen. Diese Methode ist absolut abhörsicher, denn versucht man den Zustand von Teilchen zu messen verändern sie ihr verhalten. Hier bei Clixoom haben wir es mit den Interferenz hinter einem Doppelspalt gezeigt. Obwohl hier Lichtteilchen, Photonen durch den Doppelspalt fliegen, verhalten sie sich wie eine Welle und bilden Interferenzen. Wird jetzt jedoch gemessen durch welchen Spalt die Teilchen fliegen, verändern die Teilchen ihr Verhalten und verhalten sich wie Teilchen. Die Interferenzen verschwinden und der Doppelspalt bildet einen Schatten. Die Teilchen habe sich unter Beobachtung für einen Spalt entschieden. Werden also mit Lichtteilchen Informationen transportiert wird jeder Abhörversuch auffliegen. Die Interferenz würde verschwinden. Genau das haben sich die Chinesen zu Nutze gemacht und schickten während des 18. Kongresses der Kommunistischen Partei Photonen, Lichtteilchen durch ein Glasfaserkabel und speicherten ihre Informationen auf diesen Teilchen mittels der Quantenphysik. Ein Geniestreich! Diese Photonen haben also einen Quantenzustand, der Informationen enthält, die mit diesem Zustand übertragen werden.

Quantenphysik schafft neue Möglichkeiten der Datenübertragung

Bei Photonen wird dazu die Polarisation benutzt, also die Lage der Lichtwelle im Raum. Bei anderen Teilchen, wie zum Beispiel Atomen können das andere Eigenschaften sein. Das Besondere: Unser bisheriges Internet arbeitet mit dem Binärcode. Das bedeutet, alles, was im Internet herumgeistert, besteht nur aus Kombinationen der Zahlen 0 und 1. Digital halt: An und aus. 1 ist dabei Strom an, beziehungsweise eine anliegende Spannung und 0 ist aus, wie bei einem Lichtschalter. In der Quantenphysik ist das anders. Dort gibt es nicht solche Bits mit dem Zustand 0 und 1, sondern Qbits und die können beide Zustände gleichzeitig haben. Das schafft vollkommen neue Möglichkeiten der Datenübertragung und auch die Möglichkeit unglaubliche Supercomputer zu bauen. Noch gibt es sie nicht wirklich, aber Quantencomputer könnten heute übliche Verschlüssungsmethoden in einer Sekunde knacken. Bei Quantencomputern entfällt nämlich die Rechenzeit. Während in herkömmlichen Computern Strom fliesst und Bits im Gigehertztempo durch die Prozessoren fliegen, also die Schalter im Gigahertztempo geschaltet werden, brauchen Quantencomputer keine Zeit zum Informations- bzw. Stromtransport. Sie bestehen aus verschränkten Teilchen. Nimmt ein Teilchen einen Zustand ein, hat das verschränkte Teilchen diesen Zustand genau im selben Augenblick.

Quantencomputer und Quanten-Netzwerk

Die Firma D-Wave behauptet schon einen Quantencomputer konstruiert zu haben. Doch Experten zweifeln. Im Jahr 2016 soll ein interkontinentales Quanten-Netzwerk zwischen Wien und Peking eingerichtet werden. Funktionieren soll das via Satellit. Dabei werden die Quanten-Signale verlustfrei durch das Vakuum des Weltraums zu einem ersten Satelliten geschickt und zu einem zweiten weitergeleitet, der sich über dem Empfänger befindet und die Signale dann empfangen kann. Das hätte den großen Vorteil, dass die Leitung nicht beispielsweise durch Bauarbeiten gestört wird – genau das ist in China drei Mal bei Tests passiert. Aber ist ein Quanten-Netzwerk wirklich absolut sicher? Dem Hacker Vadim Makarow ist es gelungen, eine Quanten-Kommunikation zu entschlüsseln. Das war allerdings nur möglich, weil die benutzte Hardware noch einige Schwachstellen aufweise. Und abgesehen davon ist die Technik für den privaten Gebrauch noch viel zu teuer. Denn unsere Heim-Rechner können noch nicht mit den Quanten-Informationen umgehen, sie also nicht „schreiben und lesen“. Zudem sind Glasfaserkabel notwendig, da durch die bisherigen Kupferkabel keine Photonen transportiert werden können.

Wie man mit Hilfe der Quantenphysik eine Katze fotografiert, die der Bildsensor der Kamera nie gesehen hat, erfahrt ihr in diesem Video.


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