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Quantenspeicher für unknackbare Verschlüsselung

In Zusammenarbeit mit der neuseeländischen University of Otago haben Forscher der Australian National University (ANU) ein optisches Speicherelement entdeckt, das Informationen auf Quantenebene speichern kann – und zwar rekordverdächtige sechs Stunden lang. Was soll an einer Speicherdauer von sechs Stunden Speicherdauer so großartig sein, mag man sich fragen. Dazu muss man ein wenig ausholen, da es hier nicht in erster Linie um die Speicherung von Daten geht sondern um sichere Datenverschlüsselung, die auf der sogenannten Quantenverschränkung basiert.

Wer in der Schule in Physik mitgearbeitet hat wird sich an den Elektronenspin erinnern. Der Spin ist der Drehimpuls einen Elektrons, genannt Spin-Up oder Spin-Down. Allerdings legt sich das Elektron erst im Moment der Messung fest, welche Spinrichtung es hat, im unbeobachteten Zustand kann es die eine oder die andere Drehrichtung haben – oder irgendetwas dazwischen. Oder ein bisschen von beiden, Quanten sind für unser Realitätsempfinden nicht ganz einfach zu verstehen

Wenn nun ein Atom zwei miteinander verflochtene Elektronen mit gegenläufigen Drehimpulsen besitzt, und man den Drehimpuls des einen Elektrons mit Spin-Up misst, wird der des anderen Elektrons Spin-Down sein, da sie auf Quantenebene verschränkt sind. Das eine Elektron teilt dem anderen mit, wie es sich zu diesem bestimmten Messzeitpunkt verhält, sodass das andere sich entsprechend gegenläufig verhalten wird. Diese Kommunikation zwischen den Teilchen verläuft in Nullzeit und kann theoretisch unendliche Entfernungen überbrücken, in Versuchen schafften es Forscher immerhin auf 100 Kilometer. Mehr ging bisher nicht, da sich Quantenzustände normalerweise nach Millisekunden kollabieren.

Sechs Stunden sind so gesehen eine ganze Menge, wobei die Forscher glauben, dass sie die Zeitspanne auf einen ganzen Tag ausdehnen können. Dann könnten sie mit Quanten in verflochtenem Zustand “eine absolut sichere Verschlüsselung für die weltweite Datenübertragung generieren” sagt Manjin Zhong, Forscherin am ANU-Forschungsinstitut für Physik und Ingenieurwesen voraus.

Bildquelle: Kevin Dooley / Flickr – Lizenz: CC2