Unterschiede zur herkömmlichen Kryptografie

Beim heute weitverbreiteten Public-Key-Verfahren liegen die Schlüssel als klassische digitale Information vor, und zwar arbeitet das System mit zwei Schlüsseln, einem geheimen und einem öffentlichen. Mehrere Personen – alle, die im Besitz des öffentlichen Schlüssels sind – können so zum Beispiel Nachrichten verschlüsseln, während nur die Person, die im Besitz des geheimen Schlüssels ist, diese entschlüsseln kann. Weil der geheime und der öffentliche Schlüssel in einer Verbindung zueinander stehen, ist es theoretisch jedoch möglich, aus dem öffentlichen Schlüssel den geheimen zu berechnen. Mit heutigen Computern ist diese Rechnung aber sehr langwierig. In der Quantenkryptografie arbeitet man mit sogenannten symmetrischen Schlüsseln, das heisst Sender und Empfänger der Nachricht benutzen denselben Schlüssel, der somit geheim gehalten werden muss. Die Herausforderung besteht nun darin, einen solchen Schlüssel zu erzeugen und an Sender und Empfänger zu verteilen, ohne dass er von jemand anderem mitgelesen werden kann.

Der Schlüssel wird beispielsweise in die Polarisierung von Lichtteilchen hineincodiert und dann über Glasfaser von Sender zu Empfänger übermittelt. Aufgrund der quantenphysikalischen Natur der Lichtteilchen würde jeder Versuch, die Polarisierung der Lichtteilchen während der Übertragung zu messen, zu einer Veränderung führen, die vom Empfänger bemerkt werden kann.

Auch wenn Quantencomputer vermutlich erst in 20 oder 30 Jahren gebaut werden können, so ist das Quantencomputing bereits jetzt äusserst praktisch relevant. Wenn Sie heute Daten verschlüsseln wollen, die auch im Jahr 2035 noch vor dem Zugriff Unbefugter geschützt sein sollten, dann sind Sie bereits heute gezwungen, ein Verschlüsselungsverfahren zu verwenden, das auch mit einem Quantencomputer nicht geknackt werden kann. Solche alternative Verfahren werden bereits jetzt intensiv erforscht. Und die Quantenkryptografie ist eines davon.