Von Ralf Keuper

Die abhörsichere Kommunikation zwischen zwei oder mehreren Teilnehmern erfolgt in der klassischen Kommunikationstechnologie über Verfahren, bei der Schlüssel generiert und Information mit relativ geringem Aufwand verschlüssel wird. “Die erforderlichen Rechenressourcen, um eine Verschlüsselung in praktikabler Zeit zu überwinden, d. h. verschlüsselte Information zu entschlüsseln, ohne im Besitz des Schlüssels zu sein, übersteigen die aktuellen und absehbaren technischen Möglichkeiten klassischer IKT. Die Abhörsicherheit ist also nicht absolut, sondern an den Stand der Technik gebunden. Die technischen Möglichkeiten von Quantencomputern stellen die Sicherheit heutzutage weit verbreiteter klassischer Verschlüsselungsverfahren jedoch infrage“^[1]Quanten-KIT. Quantencomputing und Quantenkommunikation.

Mit der Quantenkommunikation soll die Abhörsicherheit auch dann gewährleistet werden, wenn Quantencomputer zum Einsatz kommen. Dabei stehen zwei Verfahren zur Auswahl. Da ist zum einen “das Versenden von Qubits als Informationsträger zwischen Kommunikationspartnern. Aufgrund quantenphysikalischer Prinzipien kann der Zustand des Qubits auf dem Weg vom Sender zum Empfänger nicht von Dritten abgehört werden, ohne dass das Qubit selber verändert wird. Wenn nun eine Folge von Qubits versendet wird, können die Kommunikationspartner einen Abhörversuch durch statistische Berechnungen nachweisen. Diese Tatsache wird zum Beispiel bei sogenannten Prepare-and-Measure-Protokollen genutzt“.

Die andere Möglichkeit ist die Quantenteleportation: “Dabei verfügen die Kommunikationspartner über jeweils ein Teil eines verschränkten Paars von Qubits. Weil Änderungen am Zustand eines Qubits auch über große Distanzen mit sofortiger Wirkung Änderungen am anderen Qubit nach sich ziehen, können Kommunikationspartner so abhörsicher Information austauschen. Der Zustand des übertragenen Qubits bleibt dabei für alle außer dem Empfänger prinzipiell unbekannt, wodurch Information sicher übertragen werden kann“.

Der Vorzug der Quantenkommunikation im Vergleich zu den “klassischen” Verfahren besteht darin, dass das Sicherheitslevel hierbei auf quantenphysikalischen Gesetzmäßigkeiten beruht und damit unabhängig von Rechenressourcen, die Dritten zu Verfügung stehen, ist. “Zum Beispiel ist es anders als bei einem (klassischen) Bit nicht möglich, den Zustand eines Qubits zu messen, ohne dessen Zustand zu verändern. Dadurch können Kommunikationspartner jeden Abhörversuch bemerken und entsprechend reagieren“.

Von besonderer Bedeutung ist der Quanten-Schlüssel-Austausch: “Hierbei wird Quantenkommunikation für die Verteilung eines Schlüssels an die Kommunikationspartner genutzt. Gab es dabei einen Abhörversuch, so wird der Schlüssel verworfen und ein neuer Schlüssel wird erzeugt und verteilt. Gab es keinen Abhörversuch, so ist der Schlüssel tatsächlich nur den befugten Kommunikationspartnern bekannt. Der geheime Schlüssel kann dann zur Absicherung von Informationsübertragung, die auf klassische Weise erfolgt, genutzt werden“.

Zuerst erschienen auf Sicherer Datenaustausch in der Industrie