Quantentechnologien - Datensicherheit

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Quantentechnologien

Quantenphysik

Die deutsche Akademie der Technikwissenschaften (acactech) und die nationale Akademie der Wissenschaften die Leopoldina haben gemeinsam ein Projekt initiiert über die Perspektiven der Quantentechnologien. QuantenphysikerInnen aus Deutschland, Österreich, der Schweiz, aus Kanada, Singapur, Großbritannien und Frankreich haben mitgewirkt und Beiträge geschrieben. Das Ergebnis ist ein sehr informativer Überblick auf ca. 54 Seiten über die Grundlagen der Quantentechnologien, über Quantenkommunikation und-kryptografie, über Quanteninformatik und Quantencomputer,Quanteninformationsverarbeitung in Festkörpern, uvm.

Das Projekt wurde im Juni 2015 veröffentlicht, und auf der Homepage: www.acatech.de/projekte/abgeschlossene-projekte/quantentechnologie.html können Interessierte den gesamten Text herunterladen.

Quantenkryptografie

Gegenwärtig wird die Quantenkryptografie als Anwendung verkauft, der Quantencomputer

hingegen befindet sich noch in der Entwicklung in den Labors der Forschungsinstitute.

Während die häufig genutzten Verschlüsselungsmethoden von ExpertInnen als sicher be-

wertet werden, basiert deren Sicherheit auf der Schwierigkeit der Zerlegung großer Zahlen in ihre Primfaktoren, um sichere Codes zu produzieren. Praktisch ist es nicht möglich, große Zahlen in Primfaktoren zu zerlegen, es würde unvorstellbar lange dauern.

Doch die Abhörsicherheit durch die Verschlüsselung mit Quantenkryptografie wurde hingegen durch die Erkenntnisse der Quantenphysik realisierbar, quantenkryptografische Verschlüsselungstechniken wurden und werden ständig weiterentwickelt und verbessert.

Es gibt verschiedene Forschungsansätze, manche ForscherInnen arbeiten mit einzelnen

Photonen, andere mit verschränkten Photonen(Lichtteilchen).

Der Quantenphysiker Anton Zeilinger erklärt, dass ein wichtiges Sicherheitsproblem

bei der Quantenkryptografie entfällt, weil der Schlüssel gleichzeitig an beiden Orten,

bei SenderIn und EmpfängerIn mittels Zufallsfolgen erzeugt werden kann. Da in kurzer Zeit zudem sehr viele

Schlüssel erzeugt werden können, erhöht das die Sicherheit der Quantenkryptgrafie ebenfalls. Abhörversuche sind zwar nicht unmöglich, doch durch die quantenphysikalischen Gesetze können die Angriffe erkannt werden, und erfolgreich abgewehrt werden.

Quantencomputer

Ein Quantencomputer könnte bestimmte heute oft verwendeten Verschlüsselungs-

systeme leicht und schnell knacken, die Quantenkryptografie dagegen könnte er nicht

entschlüsseln.

Während beim klassischen Computer ein Bit 0 oder 1 ist,

besteht ein Quantenbit aus einer Überlagerung von 0 und 1.

Und dieser Unterschied eröffnet auch einen anderen und größeren Anwendungsbereich.

Es gibt 15 verschiedene Ansätze zur Entwicklung eines Quantencomputers, die bisher

gebauten Quantencomputer bestehen aus 14 Quantenbits, mit bis zu 200 Rechenschritten. 2018 ist es Forscherinnen und Forscher der Universität Innsbruck in Zusammenarbeit mit der Universität Ulm gelungen, einen Quantenrechner mit 20 Quantenbits zu bauen.

Von einem Quantencomputer erwarten sich die Forscher und Forscherinnen weit mehr

Anwendungsmöglichkeiten als beim klassischen Computer. Ein Quantencomputer soll

beispielsweise nicht nur grundsätzlich Rechenvorgänge viel schneller als der klassische

Computer ausführen können, weil er mehrere Vorgänge ( Informationsinhalte ) parallel

bearbeiten könnte, sondern er soll auch gemeinsame Eigenschaften verschiedener Inputs

herausfiltern können.

Supraleitung:

Chemische Elemente, die auf wenige Grade über dem absoluten Nullpunkt, der bei

Minus 273 Grad liegt, abgekühlt werden, verlieren den elektrischen Widerstand vollständig.

Dieses Phänomen nennt man Supraleitung. Ein Anwendungsbereich, der mich interessiert

hat, ist die verlustfreie Stromleitung über weite Strecken, das hätte eine höhere

Energieeffizienz zur Folge.

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