Inhaltsverzeichnis
Werbung
Quantenkryptografie-Analogieversuch
Kapitel 10 Didaktische Kommentare
Bei der Quantenkryptografie stellt die Generierung von Zufallszahlen ja ein
wesentliches Problem dar. Es bietet sich also an, dies auch im Kontext des
Versuchs zu diskutieren. Wenn die Wahl der Basen und Bits im Versuch mit
„menschlichen" Zufallszahlen durchgeführt wird, dann kann es passieren, dass
Alice und Bob viele Übereinstimmungen haben, da der Mensch ein schlechter
Zufallszahlgenerator ist. Dies kann man sehr einfach auch graphisch darstellen:
o
o
o
Aufgabe 2 in Kapitel 8 beinhaltet die zufällige Wahl von Basen für Alice und Bob
und zusätzlich die zufällige Wahl der Bits von Alice. Wie im ersten Punkt
beschrieben, kann der Mensch nur als ungenügender Zufallszahlgenerator
dienen. Alternativ bieten sich echte Zufallszahlgeneratoren an. Eine Option wäre
ein kommerzielles Gerät wie der Quantis von ID Quantique oder ein Eigenbau
mit zwei Einzelphotondetektoren und einem Strahlteiler. Eine sehr einfache
Variante besteht darin, eine transparente Box mit mehreren Würfeln zu
verwenden. Gerade Zahlen werden dann z.B. als „0" interpretiert. Andere
Optionen sind ein Münzwurf und computergenerierte Pseudozufallszahlen.
Die Aufgaben in Kapitel 8 sind so strukturiert, dass man zunächst Alice und Bob
aufbaut, einen Schlüssel generiert und eine Nachricht übermittelt. Erst danach
wird Eve eingebaut und bei einer erneuten Schlüsselgenerierung entdeckt.
Dieser Ablauf entspricht natürlich nicht dem genauen Ablauf des BB84-Protokolls
aus Kapitel 5.7, denn dort wird ja vor dem Übermitteln der Nachricht auf einen
Lauscher getestet. Das kann im Praktikum natürlich auch so gemacht werden,
allerdings
Schlüsselgenerierung und Datenübertragung anhand von Alice und Bob
verstanden wird, bevor die Problematik des Abhörens untersucht wird.
Seite 46
Lassen Sie die Praktikanten eine für sie zufällige Folge von 0 und 1
eintippen
Schreiben Sie ein Programm, das die 1er-Kettenlängen analysiert: So
wäre die Folge 01110 eine 1er-Kette der Länge 3. Das Programm zählt
also durch, wie oft eine 1er-Kette der Länge
Praktikanten auftritt. Dann trägt man Anzahl über
Zufall müsste die Wahrscheinlichkeit mit 1/2 abnehmen.
Menschlicher Zufall ist aber durch unsere Intuition geleitet – selten wird
ein Praktikant eine 1er-Kette (oder 0er-Kette) mit mehr als 5 Einsen
aufschreiben, weil es ihm/ihr nicht zufällig erscheint. In der Realität
tauchen sie aber trotzdem auf, nur eben mit kleiner Wahrscheinlichkeit.
Die Abweichung zwischen Theorie-Kurve und der menschlichen Kurve
ist damit sehr schnell sehr groß.
ist
es
erfahrungsgemäß
Kapitel 10: Didaktische Kommentare
in der Zahlenfolge der
auf. Bei völligem
besser,
wenn
zunächst
die
MTN005660-D03
Werbung
Inhaltsverzeichnis
