[heise] heise online: Angriff auf Quantenkryptographie

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02.05.2007 14:45

Angriff auf Quantenkryptographie

US-Wissenschaftler haben experimentell gezeigt, dass sich selbst
mittels Quantenkryptographie verschlüsselte Botschaften prinzipiell
abhören lassen. Das berichtet[1] das Wissenschaftsmagazin Nature in
seiner Online-Augabe.  Demnach konnten Taehyun Kim und Kollegen in
einem Artikel[2], der am 25. April in der renommierten Fachzeitschrift
Physical Review A erschienen ist, zeigen, dass das so genannte
BB84-Protokoll prinzipiell angreifbar ist. In einer "physikalischen
Simulation" eines solchen Lauschangriffs konnten sie bis zu 40 Prozent
der übertragenen Daten abhören, ohne dass die Fehlerrate den
Abhörversuch verriet. Eigentlich sollte eine erhöhte Fehlerrate bei der
Übertragung Sender und Empfänger sofort verraten, ob ein Abhörversuch
stattgefunden hat.

Das BB84-Verfahren wurde von  Charles Bennett und Gilles Brassard
ersonnen, denen es  1989 auch als ersten gelang, im
IBM-Forschungszentrum in Yorktown Heights eine quantenkryptographisch
verschlüsselte Übertragung zu realisieren.
Sie verwendeten dazu Photonen, denen sie eine bestimmte
Schwingungsrichtung aufprägten. Vereinbart man nun, dass eine
waagerechte Polarisation einer "1" entspricht und eine senkrechte
Polarisation einer "0", kann man so Zahlen im
Binärcode übermitteln: Der Empfänger der Photonen muss ebenfalls einen
Polarisator haben und ihn vor einen lichtempfindlichen Detektor
stellen. Ist
der Polarisator auf "waagerecht" eingestellt, meldet der Detektor bei
einer
ankommenden "1" ein Signal, eine "0" dagegen führt zu keinem Ausschlag.

Zusätzlich zu dem Senkrecht/waagerecht-Filter führten Bennet und
Brassard  einen weiteren Typ ein, der die Photonen diagonal nach links
(für eine "1") oder diagonal nach rechts (für eine "0") polarisiert.
Alice – der Sender – schickt nun in zufälliger Reihenfolge entweder
senkrecht beziehungsweise waagerecht oder diagonal polarisierte
Photonen los. Ebenso wechselt Bob (der Empfänger) beim Messen der
Photonen vollkommen willkürlich zwischen den
beiden Filtertypen. Nach Übermittlung aller Photonen verraten sich
beide, welche Basis sie jeweils verwendet haben – aber nicht, ob sie
eine "0" oder eine "1" losgeschickt und gemessen haben. 

Da ein Lauscher zwischen Sender und Empfänger beim Messen seine  Basis
ebenfalls nur zufällig wählen kann, wird diese Basis  in
durchschnittlich der Hälfte der Fälle falsch sein.  Nach der
Übertragung vergleichen Sender und Empfänger daher in einem zweiten
Schritt kurze Abschnitte ihrer Schlüssel – gibt es eine Abweichung,
müssen sie davon ausgehen, dass ein Abhörer seine  Finger im Spiel
hatte.

Kim und Kollegen gelang es nun, die Polarisationsrichtung der
übertragenen Photonen mit ihrem Impuls zu "verschränken". Eine solche
quantenmechanische Überlagerung ermöglicht es, den Impuls der Photonen
zu messen und aus dem Ergebnis auf die Polarisation schließen zu können
– ohne sie direkt zu messen und damit stören zu müssen. Die Idee eines
solchen Lauschangriffs ist seit 1998 bekannt, war aber bisher nicht
demonstriert worden. Die Methode hat allerdings einen entscheidenden
Nachteil: Bislang benötigen die Lauscher physischen Zugriff auf den
Empfänger.
 (wst[3]/Technology Review)

URL dieses Artikels:
  http://www.heise.de/newsticker/meldung/89151

Links in diesem Artikel:
  [1] http://www.nature.com/news/2007/070423/full/070423-10.html#B1
  [2] http://arxiv.org/abs/quant-ph/0611235v1
  [3] mailto:wst at tr.heise.de

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