Experten-Entwarnung

Warum der Quantencomputer auch für die NSA noch nicht in Reichweite ist

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Heute gängige Verschlüsselungsverfahren verwenden Zahlen mit mehr als 100 Stellen. „Um solche Zahlen effizient in ihre Primfaktoren zu zerlegen, bräuchte man Computer mit Tausenden Q-Bits, die alle perfekt funktionieren“, so der Experte. Und davon ist die technische Entwicklung noch weit entfernt: „Verglichen mit der Entwicklung der herkömmlichen Computertechnologie sind wir auf dem Gebiet der Quantencomputer irgendwo bei den Elektronenröhren der 50er Jahre“, erklärt Christoph Becher.

Der zweite Grund, weshalb die Saarbrücker Experten einen Quantencomputer nicht als allzu große Gefahr einstufen, ist, dass die Verschlüsselung von Informationen mittels Quantentechnologie derzeit deutlich weiter ist als die Bemühungen, mit Quantentechnologie Verschlüsselungen zu knacken. „Verschlüsselung und Codebrecher laufen auf völlig unterschiedlicher Hardware und funktionieren nach anderen Prinzipien“, erklärt Jürgen Eschner.

„Eine Verschlüsselung ist sehr viel einfacher, da dies ein serieller Prozess ist. Der muss einfach nur sehr häufig hintereinander gemacht werden. Ein Quantencomputer hingegen, der Verschlüsselungen knacken soll, muss sehr viel mehr leisten. Hier laufen die Prozesse parallel ab, das macht die Sache ungemein kompliziert.“

Gelingt es, mittels der Quantentechnologie ein zuverlässiges Verschlüsselungsverfahren zu entwickeln, wäre die Angst vor einem Quantencomputer, der in sämtliche Kommunikation der Welt einbrechen kann, ohnehin ad acta gelegt. „Wenn ein Codeknacker Sie abhört, dann merken Sie das und hören auf zu kommunizieren. Das hängt damit zusammen, dass schon die Beobachtung eines Quantensystems im Allgemeinen dieses Quantensystem verändert – ein tausendfach bestätigtes Naturgesetz“, so Frank Wilhelm-Mauch.

Könnte man also mit quantentechnischen Mitteln die Kommunikation verschlüsseln, könnte man ein so genanntes „One Time Pad“ entwickeln, „einen Schlüssel, den man nur einmal anwendet – und wenn man merkt, dass man abgehört wird, würde man den entsprechenden Teil des Schlüssels verwerfen“. Auch ein Quantencomputer, der die Kommunikation knacken möchte, wäre dann nutzlos.

Neben Sicherheitsfragen widmen sich die Saarbrücker Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch noch einer Reihe weiterer Anwendungen von Quantentechnologien, wie hochpräzises Messen, effiziente Simulation neuer Materialien und chemischer Prozesse und schnelle Datenbanksuche.

Folgende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind in den vergangenen Jahren nach Saarbrücken gekommen, um den Schwerpunkt Quantenoptik und Quanteninformation zu bilden:

  • Christoph Becher: Am Lehrstuhl des Professors für Quantenoptik entwickeln die Physiker Technologien für die Quantenkommunikation, beispielsweise neuartige Lichtquellen mit künstlichen Atomen in Diamant und Frequenzwandler, die Lichtteilchen in einen anderen Wellenlängenbereich umsetzen können.
  • Jürgen Eschner: Der Professor für Quanten-Photonik forscht an seinem Lehrstuhl daran, den Kommunikationsprozess zwischen lokalen Speichern für Quanteninformation (Atomen) und dem Übertragungsmedium (Lichtteilchen; Photonen) zu kontrollieren.
  • Giovanna Morigi: Die Professorin für Theoretische Quantenphysik erforscht an ihrer Lehrstuhl an grundlegende Konzepte der Quanteninformationsverarbeitung und der Quantenmetrologie.
  • Frank Wilhelm-Mauch: Der Professor für Quanten- und Festkörpertheorie erforscht an seinem Lehrstuhl die Theorie für die Hardware des Quantencomputers.
  • Pavel Bushev: Der Juniorprofessor für Experimentelle Festkörperphysik erforscht in der Arbeitsgruppe „Mikrowellen-Quantensysteme“ Quanteninformationsspeicher in Kristallen mit Selten-Erd-Atomen und die Übertragung von Quanteninformation mit Mikrowellen.

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