Ausgabe 198

ÖSTERREICH JOURNAL NR.

ÖSTERREICH JOURNAL NR. 198 / 19. 04. 2021 Wissenschaft & Technik Quantenkryptographie 100 JKU Linz: Neue Methode für abhörsichere Kommunikation Foto: JKU JKU-Physiker Christian Schimpf: „Mit der gelungenen Übertragung zwischen Gebäuden ist die technische Machbarkeit nachgewiesen.“ Bankgeschäfte, E-Mails, Handel – die mo derne Gesellschaft ist auf virtuellen Informationsaustausch aufgebaut. Genau das macht sie angreifbar und Cyber-Security zu einem wesentlichen Faktor. Quantentechnologie basierend auf Quantenlicht verspricht eine absolut sichere Kommunikation. ForscherInnen der Johannes Kepler Universität Linz ist es gemeinsam mit der Uni Wien gelungen, erstmalig eine neuartige Quantenlichtquelle für die Erzeugung von verschränkten Lichtteilchen aus Halbleiter - nanostrukturen für eine sichere Quantenkommunikation zu demonstrieren. Ein we - sentlicher Vorteil dieser Lichtquellen ist die Rauscharmut und im Prinzip hörer Datenrate gegenüber bisher genutzen Lichtquellen. Mit 85 Bit pro Sekunde ist die Übertragung zwar noch nicht praxistauglich, aber: „Die Quantenübertragung war nicht nur fehlerfrei – sie kann auch nicht mehr unbemerkt Prof. Armando Rastelli (Abteilung für Halbleiterphysik): „Zwar ist noch weitere Forschung notwendig, aber mit unserer Methode sind Übertragungsraten im Bereich von hunderten Megabit abgehört werden“, erklären die JKU Physiker Christian Schimpf und Prof. Armando pro Sekunde durchaus möglich.“ Foto: JKU »Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at

ÖSTERREICH JOURNAL NR. 198 / 19. 04. 2021 Wissenschaft & Technik 101 Grafik: JKU Durch die Verschränkung der Photonen werden bei beiden Kommunikationspartnern perfekt zufällige und identische digitale Schlüssel erzeugt, die nie über einen öffentlichen Kanal verteilt werden müssen. Falls ein Angreifer während der Erzeugung der Schlüssel versucht, den Vorgang abzuhören, so wird dies unweigerlich durch Störungen sichtbar und der Vorgang wird abgebrochen. Die fertigen Schlüssel werden dann von beiden Partnern verwendet, um Nachrichten perfekt sicher zu verschlüsseln, sie gefahrlos über herkömmliche Kanäle (wie dem Internet) zu versenden, und sie auf der Gegenseite fehlerlos wieder zu entschlüsseln. Rastelli (Abteilung für Halbleiterphysik). Jeder Versuch würde die Verschränkung zwi - schen den Photonen stören – und somit auffallen, noch ehe die Übertragung stattfindet. Gelungene Übertragung zwischen Gebäuden Tatsächlich gelungen ist die Informationsübertragung zwischen dem Physikgebäude der JKU und dem Open Innovation Center des Linz Institute of Technology: „Damit ist die technische Machbarkeit nachgewiesen.“ Anders als bei vorherigen Demonstrationen stammen die Photonen erstmalig aus Halbleiternanostrukturen, sogenannten Quan - tenpunkten, die aus Materialien ähnlich wie herkömmliche Lichtquellen für die faserbasierte Kommunikation aufgebaut sind. Der Vorteil dieser Methode: „Zwar ist noch weitere Forschung notwendig, aber mit unserer Methode sind Übertragungsraten im Bereich von hunderten Megabit pro Sekunde durchaus möglich“, ist Rastelli sicher. Ein weiterer Vorteil besteht in der Quali - tät der erzeugten Photonen. „Quantenpunkte erzeugen wirklich Photonen in einer Quali - tät, die bisher genutze Photonenquellen nicht erreichen“, so Philip Walther. Daher sind diese Art von Quellen nicht nur für die Quantenkommunikation von Interesse, sondern auch für optische Quantencomputer und Quantensimulatoren. Das Paper wurde am 14. April im renommierten Journal „Science Advances“ unter dem Titel „Quantum Cryptography with highly entangled photons from semiconductor quantum dots“ publiziert. Foto: JKU Der Science Park der JKU Linz umfaßt mehrere Bauteile und wird ist das hoch-moderne und architektonisch Campus-Zentrum. EU-Interesse an Forschung Die Teams aus Linz und Wien sind durch die Partnerschaft in der Lage, ihr Wissen und ihre Erfahrung synergetisch zu kombinieren, um die Quanten-Verschlüsselung weiterzuentwickeln und an weiteren Anwendungen für die Quantenpunkte in den Bereichen Kom munikation, Sicherheit und Informationsverarbeitung zu forschen. Forschung in diesen Bereich wird vom Linz Institute of Technology (LIT) im Rahmen des Projektes »Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at „EQKD-QD – Entanglement-Based Quantum Key Distribution with On-Demand Photons Generated by Semiconductor Quantum Dots“, dem LIT Secure and Correct Systems Lab, die FWF Forschungsgruppe FG5 „Multiphoton Experiments with Semiconductor Quantum Dots“ (geleitet von der JKU und mit PartnerInnen an der Universität Wien und der Universität Innsbruck) sowie der EU un - terstützt. n https://www.jku.at/