Wie kann man mit Quanten Nachrichten verschlüsseln? | Quarks: Dimension Ralph

Ralph Caspers fragt sich heute, wie wir unsere Daten in einer Welt mit Quantencomputern schützen können. Denn es gibt viele Dinge, die geheim bleiben sollten; nicht nur eure Passwörter zum Beispiel.
Dafür nutzt man Verschlüsselungsmethoden und Ralph zeigt euch, wie Verschlüsseln und Entschlüsseln grundsätzlich funktionieren. Doch die meisten Verschlüsselungsmethoden haben ein Problem: Wir müssen den Schlüssel so austauschen, dass ihn niemand anderes in die Hände bekommt. Und da kommt die Quantenkryptographie ins Spiel: Denn, wenn es Quantencomputer gibt, könnten die meisten Verschlüsselungen geknackt werden. Es sei denn, man nutzt für die Verschlüsselung ebenfalls Quantenphysik. Noch klingt das wie Science-Fiction. Aber die theoretischen Grundlagen sind schon längst da.
Zum Feld der Quantenkryptographie gehört ganz viel Unterschiedliches. Erstens das Verschlüsseln von Daten mit Hilfe von Quantenphysik. Zweitens das Knacken von herkömmlichen Verschlüsselungen mit Hilfe von Quantencomputern. Da gibt es theoretische Ansätze, aber noch nichts, was ihr euch zu Hause hinstellen könntet. Und drittens sorgt Quantenkryptographie für eine ganz besondere Art von Schlüsselaustausch. Und zwar in einer Weise, bei der wir sofort wüssten, dass unser Schlüssel von jemand anderem abgefangen wurde. Das ist tatsächlich schon heute möglich. Und man braucht dazu nicht mal einen Quantencomputer.
Wie das mit dem Schlüsselaustausch mit Quantenphysik funktioniert, erklärt euch Ralph Schritt für Schritt im Video. Das Besondere: Es gibt tatsächlich schon kommerziell erhältliche Systeme, bei denen Nachrichten in dieser Art und Weise verschlüsselt werden. Bis die Quantenkryptographie für uns alle da ist, wird es noch eine Weile dauern. Aber dann können wir unsere Passwörter sogar vor Quantencomputern schützen.
Kapitel
0:00 Ralph verschlüsselt mit ROT13
2:44 Was ist Quantenkryptographie überhaupt?
3:35 Wie funktioniert Verschlüsselung konkret?
5:08 Wie funktioniert es, einen Schlüssel mit Quantenphysik auszutauschen?
8:52 Warum ist Quantenkryptographie sicher?
Autoren: Reinhart Brüning, Ralph Caspers
Fachberatung: Andreas Woitzik
Schnitt und Grafik: Anna Gold, Alfred Rehbach
Sounddesign: Florian Ebrecht
Realisation: Ingo Knopf
Redaktion: Wobbeke Klare
Video und Linktipp
Unser Video zur Quantenverschränkung:
Schneller als Licht durch Quantenphysik?
• Schneller als Licht du...
Quantum Internet Allianz
quantuminternetalliance.org/
Unsere wichtigsten Quellen
Quantenkryptographie (Kapitel 4.2);
in: Quantencomputer & Co, 2021, ISBN 978-3-658-30444-7
Lichtquanten und Verschlüsselung (Kapitel 4)
in: Einführung in die Quanteninformatik, 2011, ISBN 978-3-642-20646-7
Zwischenhalt; Quantenkryptographie (Kapitel 10)
in: Quantenmechanik zu Fuß, 2012, ISBN 978-3-642-25226-6
Quantenkryptographie und Quanten Computing (Kapitel 23)
in: Kryptografie in Theorie und Praxis, 2005, ISBN 978-3-528-03168-8
Quantenkryptographie für die Schule;
Universität Freiburg, 2023
PDF: physikdidaktik.uni-freiburg.d...
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