Datensicherheit in der Quantenwelt

Bankinformationen, Krankenakten oder persönliche Nachrichten – jede Bankkundin, jeder Patient und jede Internetnutzerin möchte, dass diese Informationen nicht in die Hände von Dritten fallen. Persönliche Daten sollten sicher sein. Hackern gelingt es jedoch immer wieder, in vermeintlich sichere Datenverbindungen zu gelangen. Bietet die Quantenmechanik neue Lösungen?

Quanten-Physiker entwickeln derzeit neue Möglichkeiten der Datenübertragung. So wurden beispielsweise im Experiment mit Hilfe von Lichtstrahlen Informationen über große Distanzen abhörsicher übertragen. Hierbei erzeugt der Sender Licht, das über ein Kabel oder Freiluft an den Empfänger übertragen wird. Da das „Abhören“ einer solchen quantenbasierten Nachricht immer auch eine Messung darstellt, verursacht ein Lauscher zwingend eine Störung der Nachrichtenübertragung, die von Sender und Empfänger erkannt werden kann. Dieses Prinzip macht sich die Quantenkryptographie zunutze. Das Teleportieren von Quanten könnte in Zukunft die Basis für sichere Kommunikation sein. Bis diese neuen Quantentechnologien alltagstauglich sind, werden jedoch die konventionellen Verschlüsselungsprinzipien genutzt. Diese könnte jedoch schneller als gedacht durch quantenbasierte Technologien angreifbar sein.

Google und die NASA verkündeten vor kurzem den Durchbruch bei der Entwicklung des Quantencomputers. Ein Quantenchip wäre millionenfach schneller als ein herkömmlicher Chip und könnte die gängigen Verschlüsselungen auf Basis seiner schieren Rechenleistung knacken. Auch die NSA arbeitet an Quantencomputern und bereitet eine Post-Quanten-Kryptographie – quantenbasierte Verschlüsselungsverfahren, die selbst unter Verwendung von Quantencomputern nicht zu entschlüsseln sind. Militär, Geheimdienste, Wirtschaftsspione, Big data – aus vielen Richtungen besteht Interesse daran, die Datensicherheit auszuhebeln. Ein Quantencomputer mit ungesehener Effizienz in privater Hand wäre für die Sicherheit des Internets und der Privatsphäre ein Alptraum.

Wo liegen die Grenzen der Geheimhaltung? Ist das Ende von vielen kryptografischen Verfahren schon besiegelt? Wie sieht die Zukunft der sicheren Datenübertragung aus? Wann wird sich für den privaten Computernutzer etwas ändern? Diese Fragen stehen im Mittelpunkt der Diskussion dreier prominenter Vertreter der Quantenphysik und der Informatik.

Die Veranstaltung findet im Rahmen der Vortragsreihe „Leopoldina-Lectures in Herrenhausen“ statt, die die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina und die VolkswagenStiftung gemeinsam organisieren.