Was ist Quantenkryptographie?
Die Quantenkryptographie ist eine Form der Kryptographie, die sich auf die Prinzipien der Quantenmechanik stützt, um Daten zu sichern und das Abhören zu erkennen. Wie alle Arten der Kryptographie ist auch die Quantenkryptographie potenziell zerbrechlich, theoretisch jedoch äußerst zuverlässig, wodurch sie für sehr sensible Daten geeignet sein könnte. Leider ist auch der Besitz einer sehr speziellen Ausrüstung erforderlich, die die Verbreitung der Quantenkryptographie behindern könnte.
Bei der Kryptographie werden verschlüsselte Nachrichten ausgetauscht. Der Absender und der Empfänger können die Nachrichten entschlüsseln und so den Inhalt bestimmen. Der Schlüssel und die Nachricht werden in der Regel getrennt gesendet, da einer ohne den anderen nutzlos ist. Bei der Quantenkryptographie oder der Quantenschlüsselverteilung (QKD), wie sie manchmal genannt wird, ist die Quantenmechanik an der Erzeugung des Schlüssels beteiligt, um ihn privat und sicher zu machen.
Die Quantenmechanik ist ein äußerst komplexes Gebiet, aber das Wichtigste, was man im Zusammenhang mit der Kryptographie darüber wissen muss, ist, dass die Beobachtung von etwas eine grundlegende Änderung bewirkt, die der Schlüssel für die Funktionsweise der Quantenkryptographie ist. Das System beinhaltet die Übertragung von Photonen, die durch polarisierte Filter gesendet werden, und den Empfang der polarisierten Photonen auf der anderen Seite unter Verwendung eines entsprechenden Satzes von Filtern, um die Nachricht zu decodieren. Photonen sind ein hervorragendes Werkzeug für die Kryptographie, da ihnen je nach Ausrichtung ein Wert von 1 oder 0 zugewiesen werden kann, wodurch Binärdaten erzeugt werden.
Der Sender A würde den Datenaustausch durch Senden einer Reihe zufällig polarisierter Photonen starten, die geradlinig polarisiert sein könnten und entweder eine vertikale oder horizontale Ausrichtung oder eine diagonale Ausrichtung verursachen, in welchem Fall das Photon in die eine oder andere Richtung geneigt wäre. Diese Photonen würden beim Empfänger B ankommen, der eine zufällig zugewiesene Reihe von geradlinigen oder diagonalen Filtern verwenden würde, um die Nachricht zu empfangen. Wenn B den gleichen Filter wie A für ein bestimmtes Photon verwendet, würde die Ausrichtung übereinstimmen, aber wenn er oder sie dies nicht tat, würde die Ausrichtung unterschiedlich sein. Als nächstes tauschten die beiden Informationen über die von ihnen verwendeten Filter aus, verwarfen nicht übereinstimmende Photonen und behielten diejenigen bei, die einen Schlüssel erzeugten.
Wenn die beiden Informationen austauschen, um einen gemeinsam genutzten Schlüssel zu generieren, legen sie möglicherweise die von ihnen verwendeten Filter offen, legen jedoch nicht die Ausrichtung der beteiligten Protonen offen. Dies bedeutet, dass diese öffentlichen Informationen nicht zum Entschlüsseln der Nachricht verwendet werden können, da einem Lauscher ein kritischer Teil des Schlüssels fehlen würde. Kritischer würde der Informationsaustausch auch die Anwesenheit eines Lauschers C offenbaren. Wenn C den Schlüssel abhören möchte, muss er die Protonen abfangen und beobachten, um sie zu verändern und A und B auf die zu aufmerksam zu machen Anwesenheit eines Lauschers. Die beiden können den Vorgang einfach wiederholen, um einen neuen Schlüssel zu generieren.
Sobald ein Schlüssel generiert wurde, kann mit einem Verschlüsselungsalgorithmus eine Nachricht generiert werden, die sicher über einen öffentlichen Kanal gesendet werden kann, da sie verschlüsselt ist.