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ForscherInnen senden quantenverschlüsselte Lichtteilchen erfolgreich durch ein Unterseekabel. bild: ÖAW/Klaus Pichler

Forschern gelingt Experiment, das unser Internet für immer sicherer machen könnte



Ein Quanteninternet, bei dem Informationen abhörsicher übertragen werden, lässt sich offensichtlich mit herkömmlicher Telekommunikations-Infrastruktur realisieren. Das zeigten nun österreichische Physiker in einem Experiment. Sie realisierten eine quantenverschlüsselte Verbindung zwischen Sizilien und Malta über ein bestehendes Unterseekabel, berichten sie im Fachjournal «Nature Quantum Information».

Beim Quanteninternet will man sich die besonderen Phänomene der Quantenphysik unter anderem für absolut abhörsichere Kommunikation zunutze machen. Eine Möglichkeit dafür ist die quantenkryptographische Verschlüsselung von Information mithilfe verschränkter Lichtteilchen (Photonen).

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Für das Verschlüsselungs-Experiment wurden Lichtteilchen über ein Unterseekabel von Malta nach Sizilien und zurück geschickt, was einer Distanz von 192 Kilometern entspricht. bild: universität wien

Das quantenphysikalische Phänomen der Verschränkung besagt, dass zwei Quantensysteme – in diesem Fall zwei Lichtteilchen – wie durch Geisterhand miteinander verbunden bleiben. Die Messung an einem legt unmittelbar den Zustand des anderen fest, auch wenn sie beliebig weit voneinander entfernt sind.

Von Malta nach Sizilien und zurück

Das internationale Team der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und der Universität Wien erzeugte bei dem Experiment an der Kommunikationsstation an der Küste Maltas zunächst Paare von (über die Polarisation) verschränkten Lichtteilchen. Eines der beiden Photonen wurde direkt an dieser Station gemessen. Das andere wurde über ein Untersee-Glasfaserkabel über 96 Kilometer bis an die Küste Siziliens gesendet und von dort wieder zurück nach Malta geschickt. Dort wurde es schliesslich ebenfalls gemessen.

Für die Methode, Quantenschlüssel mithilfe von polarisationsverschränkten Lichtteilchen über längere Distanzen auf der Erde einzusetzen, bedeutet die überbrückte Strecke von insgesamt 192 Kilometern einen neuen Rekord, betonen die Physiker in einer Aussendung. Bei dem Versuch konnten vier Bits pro Sekunde an Information übermittelt werden.

Würde jemand versuchen, die Information, die das auf Reisen geschickte Lichtteilchen trägt, auszulesen, würde dies seinen quantenphysikalischen Zustand aufgrund physikalischer Gesetzmässigkeiten umgehend ändern. Ein solcher Abhörversuch würde damit sofort auffliegen.

Überraschend stabil

Die Wissenschaftler waren von der «unerwartet hohen Stabilität der gewählten Methode» überrascht. Über einen Zeitraum von mehr als sechs Stunden konnte die Verbindung ohne weitere Stabilisierungen über die lange Distanz aufrecht erhalten werden.

Damit zeige sich ihr «grosses Potenzial gerade in Verbindung mit herkömmlicher Telekommunikations-Infrastruktur für die Schaffung eines Quanteninternet der Zukunft». Denn neben Satelliten würden Glasfaserkabel eine wichtige Rolle beim bevorstehenden Aufbau einer abhörsicheren Infrastruktur spielen. «Sehr viele der heutigen Glasfaserverbindungen sind am Meeresgrund verlegt. Mit dem Experiment gilt es nun als gesichert, dass sich diese auch sehr gut für die Übertragung von Quantenzuständen eignen», sagte Ursin zur Nachrichtenagentur APA. (sda/apa)

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21Alle Kommentare anzeigen
    Alle Leser-Kommentare
  • AfterEightZuHauseUmViertelVorAchtEsser____________ 27.01.2020 08:44
    Highlight Highlight ...vier Bits pro Sekunde...

    Wow, da kommen Erinnerungen hoch. 😂

    Benutzer Bild
  • Rethinking 26.01.2020 09:15
    Highlight Highlight Hört sich ja toll an, nur werden es Angreifer wohl viel eher an den Endpunkten versuchen...

    Zum einen scheint mir der Aufwand eines Hakings dort geringer...

    Zum anderen sitzen an den Endpunkten Menschen, die ja bekanntlicht meist der schwächste Punkt in der Sicherheit sind...
  • Lustiger Baum 26.01.2020 09:12
    Highlight Highlight Wir alle als Bevölkerung und Land sollten alles erdenkliche tun um die digitale Privatsphäre zu schützen.
    Nur schwache Regime benötigen eine vollständige Transparenz. Ich habe nichts zu verstecken und dennoch will ich Privatsphäre. Es geht niemanden etwas an ausser involvierte Parteien. Kryptographie muss die Norm werden!
  • Tom Garret 26.01.2020 01:41
    Highlight Highlight Das ist wirklich spannend rein technisch. Aber im Bereich Sicherheit, naja... da brauch ich nur ein Keylogger auf dem Gerät oder sonst ein Zugriff auf das Endgerät und die End to End Verschlüsselung bringt rein gar nichts mehr...
  • Maya Eldorado 25.01.2020 20:38
    Highlight Highlight Die Welt ist gerettet!!!
  • DrDeath 25.01.2020 20:22
    Highlight Highlight Die ganze Sache hat einen Haken. Quantenverschränkung funktioniert nur auf dem Übertragungsmedium, der sog. OSI-Schicht 0. An den Switches und Routern der Übertragungsstrecke wird die Verschränkung prinzipbedingt zwangsläufig gelöst. Das schützt also nur vor Angriffen auf die Übetrtagungsleitung selbst, z.B. mittels Macrobending. Sobald irgendein Gerät, gleich ob Repeater, Switch oder sonstwas dazwischen liegt, kann sich der Angreifer dort einschalten ohne dass man es merkt, selbst wenn vor und hinter der Stelle Quantenverschränkung eingesetzt wird.
    • Mav65 25.01.2020 23:05
      Highlight Highlight Aus heutiger Sicht vollkommen richtig. Dies kann man aber theoretisch und irgendwann sicher auch praktisch mittels optischem Routing erweitern was dann end to end Quantenverschlüsselung zulässt. Das grössere Problem warum die Quantenverschlüsselung kaum Anwendung finden wird ist, dass die Übertragungsraten um mehrere Größenordnungen kleiner sind. Auch ist kaum damit zu rechnen dass dies das Internet sicherer machen wird. Nahezu alle Angriffe heutzutage nutzen Lücken in Systemen aus und basieren nicht auf abhören oder verändern von übertragenen Daten.
    • DrDeath 26.01.2020 00:47
      Highlight Highlight Quantenverschlüsselung und -verschränkung sind zwei grundverschiedene Dinge. Ersteres ist eine Verschlüsselung mit extrem starken mathematischen Methoden. Letzteres ist ein physikalischer Effekt, der das unbemerkte Mitschneiden einer Nachricht verunmöglicht.

      Tatsächlich ist die früher häufige "Klemme am Kabel" aber heute schon die Ausnahme und wird nur noch an hochsicheren dedizierten Leitungen durchgeführt. Für (staatliche) Akteure mit dem nötigen Kampfgewicht ist der Abgriff an den Knotenpunkten durch ausüben entsprecheden Drucks viel einfacher. Das wird auch in der Quantenära so bleiben.
    • PeteZahad 26.01.2020 09:34
      Highlight Highlight Auch heute kann man verschlüsselte Pakete verschicken, die am Router nicht im Klartext eingesehen werden können. Für das Routing ist der unverschlüsselte Teil des TCP Headers relevant. Der Payload kann verschlüsselt sein (z.B. HTTPS Pakete). Wieso sollte dieses Prinzip bei dieser Technologie nicht anwendbar sein? Natürlich wird für eine neue Technologie neue Hardware benötigt - hier bin ich eher skeptisch, da es bis heute nicht gelungen ist, das vor über 20 Jahren definierte IPv6 durchgehend einzuführen.
    Weitere Antworten anzeigen
  • Kubod 25.01.2020 20:19
    Highlight Highlight Alle, die jetzt mithorchen, werden alles versuchen, das zu verhindern, bis sie wieder einen Schritt weiter sind.
    • DrDeath 27.01.2020 14:30
      Highlight Highlight Wie ich schon schrieb: Die weitaus meisten, die jetzt mithorchen, gähnen sich grade das Gaumenzäpchen lappig. Der beschlapphutete Typ mit den Krokoklemmen am Anschlusskasten war früher die Methode der Wahl, weil man an die Kabel leicht ran kam und eh das meiste unverschlüsselt war. Heutzutage ist es für Geheimdienste etc. viel leichter, die Knotenpunkte durch Unterwanderung und Unterdrucksetzen der Hersteller anzugreifen. Wer z.B. glaubt das Cisco nicht von der CIA und NSA unterwandert ist, der macht die Hose mit der Kneifzange zu.
  • Sir Isaac 25.01.2020 19:36
    Highlight Highlight Wenn das Abhören den Zustand ändert und somit die Information nicht mehr gebraucht werden kann, kann doch ganz einfach eine Kommunikation dauern unterbrochen werden? Und zwar in dem man immer abhört und so die Daten unbrauchbar macht.
    • _stefan 25.01.2020 20:09
      Highlight Highlight @Sir Isaac: Das kann man bei jedem anderen Kabel ja auch. Wenn eine handvoll Unterseekabel im Atlantik durchtrennt würden, wäre das Internet tagelang unbrauchbar...
    • DrDeath 25.01.2020 20:27
      Highlight Highlight Das stimmt so nicht, weil wir als Backup auch heute noch Satelitenverbindungen zur Verfügung haben. Die sind allerdings im Vergleich sehr gering im Durchsatz. Auf Netflix und Google hätte das kaum Auswirkungen, da die durch ihre CDNs gut verteilt sind. Direkt gehostete Websites hinter dem Bruch wären aber deutlich schwerer zu erreichen.
    • _stefan 25.01.2020 21:10
      Highlight Highlight @DrDeath: In der Theorie hast du bestimmt Recht. Praktisch würde das Kartenhaus aber sehr stark ins Wanken geraten. Alleine das Marea-Seekabel transportiert 160 Tbit/s mit einer Latenz von unter 70ms. Das wäre durch Sateliten gar nicht ersetzbar (>700ms Latenz, vergleichsweise geringe Bandbreite).
    Weitere Antworten anzeigen
  • ursus3000 25.01.2020 18:59
    Highlight Highlight Dann kann man ja Viren , Würmer ,Trojaner usw komplett Geschützt übertragen

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