Quantencomputer könnten zukünftig viele der heute verwendeten Verschlüsselungsverfahren knacken. Dies betrifft unter anderem verschlüsselte E-Mails, Messenger-Dienste oder Online-Banking. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben gemeinsam mit Partnern ein Verfahren entwickelt, das Internetverbindungen schon heute vor der Quantentechnologie von morgen verlässlich schützen kann.
„Die rasanten Fortschritte bei der Entwicklung von Quantencomputern sind eine Bedrohung für die Datensicherheit und verschlüsselte Kommunikation“, sagt Laurent Schmalen, Professor am Institut für Nachrichtentechnik des KIT. „Denn die gebräuchlichen Verschlüsselungsverfahren basieren auf der Schwierigkeit, große Zahlen in ihre Primfaktoren zu zerlegen – also in Zahlen, die nur durch eins und sich selbst teilbar sind.“ Dieser Prozess sei für herkömmliche Computer extrem umständlich und zeitaufwendig, für Quantencomputer aber nicht, erklärt der Experte. „Und wer die Primfaktoren einer großen Zahl kennt, kann die Verschlüsselung brechen.“ In der industriellen Bildverarbeitung stellen PC-basierte Systeme oft eine technische Hürde dar. Die Trennung von Bildaufnahme und Datenverarbeitung führt häufig zu Latenzen, erhöhtem Platzbedarf und einem komplexen Wartungsaufwand. Besonders in schnellen Produktionslinien erschwert die Synchronisation zwischen Sensor und externem Rechner eine stabile Prozesskontrolle. ‣ weiterlesen
Präzise 2D-Inspektion mit nativer Edge-Intelligenz
Quantenangriffe lassen sich dennoch mit klassischen Kryptografie-Verfahren abwehren – nämlich mit symmetrischer Verschlüsselung. Hierbei müssen beide Parteien vor dem Aufbau der verschlüsselten Verbindung einen virtuellen Schlüssel austauschen, um die übertragenen Daten später wieder decodieren zu können. Das sei zwar abhörsicher, erfordere bislang aber komplizierte und teure Geräte, so die Forschenden. Ihnen gelang es jedoch, herkömmliche Hardware einzusetzen: „Wir konnten den Quantenschlüsselaustausch mit Standardhardware aus der Glasfaserkommunikation durchführen, wie sie beispielsweise bei Glasfaseranschlüssen in Häusern und Wohnungen verwendet wird, und nicht mit kostspieligen Spezialgeräten“, sagt Schmalen. Dadurch sei binnen fünf Jahren ein flächendeckender Einsatz möglich. „So können wir das globale Telekommunikationsnetz abhörsicher machen.“
Quantenschlüsselaustausch demonstriert
Das Projektteam hat das Verfahren bereits in Echtzeit an der Ludwig-Maximilians-Universität München demonstriert. Dabei wurde eine Videoübertragung über eine Glasfaser am Campus realisiert, die mit dem Quantenschlüsselaustausch geschützt war. Die Forschenden des KIT haben dafür neuartige Algorithmen zum Schlüsselabgleich entwickelt. Diese sollen sicherstellen, dass beide Parteien, die eine verschlüsselte Verbindung aufbauen wollen, einen absolut identischen Schlüssel besitzen und dabei trotzdem die Verbindung abhörsicher ist.
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