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Quantenkryptografie-Analogieversuch
In der folgenden Tabelle sind die verschiedenen Fälle noch einmal zur Übersicht
dargestellt:
1
Alice
Basis
Bit
=> Winkel
+
0
+
1
x
1
x
0
+
0
+
1
x
1
x
0
Alice sendet nun also zufällige Bits in zufälligen Basen, Bob analysiert das Signal
in einer zufälligen Basis – wie wird nun daraus der Schlüssel für die
Datenübertragung?
Die Antwort darauf ist, dass sich beide nach einer gewissen Zeit über ihre BASEN
austauschen, denn man beobachtet in den letzten drei Spalten der Tabelle, dass das
Ergebnis genau dann eindeutig ist (100%), wenn die Basen gleich sind.
Alice und Bob gehen also jede einzelne Messung durch und sagen nur „+" oder „x". Wenn
beide unterschiedlich sind, dann verwerfen beide die Messung. Sind beide Basen aber
gleich, dann haben BEIDE Kenntnis, welches BIT übertragen wurde – obwohl sie immer
nur über die BASEN geredet haben. Die Messungen mit den übereinstimmenden Basen
liefern somit die Bits für den Schlüssel.
Sobald Alice und Bob auf diese Art alle Messungen durchgegangen sind, sind beide im
Besitz des (zufälligen) Schlüssels. Nun kann Alice die Nachricht verschlüsseln und sie in
der + Basis senden (und das sogar öffentlich!). Bob empfängt die Nachricht in der + Basis
und kann sie anschließend entschlüsseln.
Im Folgenden wird nun noch das Erstaunliche gezeigt, nämlich dass in diesem Protokoll
die Anwesenheit eines Lauschers unweigerlich Fehler erzeugt, wodurch er von Alice und
Bob nachgewiesen werden kann.
1
Falls man in anderen Umsetzungen dieses Versuchs eine leicht variierte Tabelle vorfinden sollte,
dann ist dies wahrscheinlich dadurch verursacht, dass die Polarisation des einfallenden Lasers
unterschiedlich ist. Ist sie nämlich vertikal, dann wird aus den 0° (Alice) und 0° (Bob) eine digitale 1.
Seite 14
Basis
0°
+
90°
+
45°
+
-45°
+
0°
x
90°
x
45°
x
-45°
x
Kapitel 5: Grundlagen der Quantenkryptographie
Bob
Winkel
Detektor „0"
0°
100%
0°
0%
0°
50%
0°
50%
45°
50%
45°
50%
45°
100%
45°
0%
Basen
Detektor „1"
gleich?
0%
Ja
100%
Ja
50%
Nein
50%
Nein
50%
Nein
50%
Nein
0%
Ja
100%
Ja
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