Inhaltsverzeichnis
Werbung
Quantenkryptografie-Analogieversuch
5.5.
Was heißt „zufällig"?
Wie in Kapitel 5.2 beschrieben, basiert das One-Time Pad u.a. darauf, dass der Schlüssel
komplett zufällig gewählt wird. Computergenerierte Pseudozufallszahlen sind also keine
Lösung für eine 100%ige Sicherheit. In der Quantenphysik gibt es den Zufall aber im
Überfluss: Ein Photon, das auf einen nicht-polarisierenden 50:50 Strahlteiler trifft, wird rein
zufällig transmittiert oder reflektiert. Im Mittel wird je die Hälfte transmittiert und die andere
Hälfte reflektiert, die „Entscheidung" des einzelnen Photons ist aber komplett zufällig. Dies
trifft nicht nur auf Photonen zu, auch viele weitere Prozesse wie radioaktiver Zerfall sind
quantenphysikalisch komplett zufällig.
Dies macht man sich nun zunutze, indem man z.B. das Ereignis „Photon wird am
Strahlteiler reflektiert" als binäre 0 und das Ereignis „Photon wird transmittiert" als binäre
1 interpretiert. Dies kann auch mit klassischem Licht geschehen, das man auf zwei
Einzelphotondetektoren hinter einem Strahlteiler leitet. Ist die Intensität an den Detektoren
gleich, dann ist auch das Anschlagen der Detektoren komplett zufällig verteilt.
Quantenphysikalische Zufallszahlgeneratoren sind somit ein wesentlicher Bestandteil von
quantenkryptografischen Datennetzen. Auch sie sind bereits kommerziell erhältlich, siehe
http://www.idquantique.com/random-number-generation/
5.6.
Warum kann man die Information nicht kopieren?
Was wäre, wenn Eve das Photon, das die Information trägt, einfach kopieren könnte?
Dann wäre die Sicherheit der Quantenkryptografie dahin, denn dann könnte sie das
ursprüngliche Photon weiter zu Bob schicken und ihre Messung am kopierten Photon
durchführen. Somit könnte sie prinzipiell die Schlüsselbits abhören, ohne dass Alice und
Bob davon erfahren würden.
„Praktischerweise" verbietet die Quantenphysik aber das genaue Kopieren eines
quantenphysikalischen Zustands. Dieses Prinzip ist unter dem Begriff „No-Cloning-
Theorem" bekannt, welches 1982 formuliert und bewiesen wurde. Damit ist sichergestellt,
dass Eve nie das ursprüngliche Photon vermessen oder kopieren kann, ohne seinen
Zustand zu verändern.
Rev B, May 16, 2017
Kapitel 5: Grundlagen der Quantenkryptographie
.
Seite 17
Werbung
Inhaltsverzeichnis
