Quantenkryptografie: Wiener Weltpremiere

Der Medienrummel galt einer Weltpremiere. Am Mittwoch der Vorwoche, 12 Uhr, demonstrierten Wiener Physiker rund um Anton Zeilinger weltweit erstmals eine Datenübertragung mittels Verschlüsselung durch Quantenkryptografie. Dabei nutzten die Forscher das Quantenphänomen verschränkter Lichtteilchen (Photonen). Darunter versteht man das physikalische Phänomen, dass zwei voneinander entfernte Lichtteilchen im Augenblick ihrer Messung den gleichen Zustand annehmen. Nach ihrem weltberühmt gewordenen Quantenteleportations-Experiment („Beam“-Experiment) im Jahr 1997 konnten die Forscher im Vorjahr zeigen, dass sich die Verschränkung von Lichtteilchen über eine Distanz von 600 Metern quer über die Donau aufrechterhalten lässt. Um die gewonnenen Erkenntnisse auch praktisch anwendbar zu machen, vereinbarte Zeilinger, heute Professor am Institut für Experimentalphysik der Universität Wien und Leiter des neu gegründeten Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, eine Kooperation mit dem Forschungszentrum ARC Seibersdorf. Gemeinsam entwickelten die beiden Forschergruppen ein komplettes Gerätesystem für die Weltpremiere. Die dafür notwendige, etwa 1,5 Kilometer lange Standleitung zwischen Rathaus und der BA-CA-Filiale Schottengasse wurde nach einer von der WKA Wien Kanal Abwassertechnologien GmbH entwickelten Technologie durch unterirdische Abwasserkanäle verlegt. Und so funktioniert das System: Ein in der BA-CA-Filiale Schottengasse aufgestelltes Gerät erzeugt einen blau-violetten Laserstrahl. Dieser wird über diverse Spiegel auf einen Kristall gelenkt, der einen Bruchteil des Laserstrahls in infrarote, miteinander verschränkte Photonen-Paare aufspaltet. Über ein spezielles Kopplungsgerät wird jedes Photon eines Lichtteilchenpaares in die jeweils andere Leitungsrichtung eingespeist. Das heißt, jeweils ein Photon des Paares wird in der BA-CA-Filiale gemessen, das zweite in Richtung Rathaus abgeschickt. Jedes dieser Teilchen entspricht einer Dateneinheit (Bit) und kann den Zustand 0 oder 1 annehmen. Vor jeder Datenübertragung kreieren die Teilchen einen nach dem Zufallsprinzip ausgewählten, nicht knackbaren Schlüssel, mit dem die Daten codiert werden. Die Übertragung selbst ist über jede herkömmliche Leitung oder auch über Funkverkehr möglich. Die anlässlich der Weltpremiere von der BA-CA zugunsten des Zeilinger-Instituts gespendeten 3000 Euro durfte Wiens Bürgermeister Michael Häupl eigenhändig vom Rathaus an das Institutskonto bei der BA-CA Schottengasse überweisen. Vor den im Steinsaal des Rathauses versammelten Medienvertretern tippte Häupl die Daten der Überweisung in einen auf einem Computerschirm aufscheinenden Zahlschein der BA-CA und klickte dann den Vermerk „Create Key“ als Befehl zur Erzeugung des Schlüssels an. Daraufhin schienen in der untersten Rubrik des Zahlscheins in mehreren Zeilen Buchstaben in zufälliger Abfolge auf – als Zeichen des Verschlüsselungsvorgangs. Nach etwa 30 Sekunden waren genügend Verschlüsselungselemente kreiert, sodass die Daten des Zahlscheins per eingegebenen Überweisungsbefehl übermittelt werden konnten. Die auf einer Videowand sichtbare Bestätigung der Überweisung akklamierten die Anwesenden mit begeistertem Applaus.