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Physik: Erste Schritte zum Quanteninternet

Die Gesetze der Quantenmechanik lassen seltsamste Vorgänge zu - etwa, dass sich zwei weit entfernte Objekte unmittelbar beeinflussen. Dieses Prinzip wird zwar seit Jahrzehnten erforscht, doch ein kompliziertes Netzwerk wie das Quanteninternet könnte unerwartete Phänomene hervorbringen.
Wenn sich das Netz an bereits gesendete Daten »erinnert«

Im Internet spielen sich heute wesentliche Teile des Lebens ab. Man findet dort unter anderem sensible Informationen wie Bank- oder Gesundheitsdaten, E-Mails, Nachrichten in sozialen Netzwerken, Fotos und vieles mehr. Um eine sichere Übertragung zu gewährleisten, ohne dass die Inhalte gestohlen, gelesen oder verändert werden, hat man verschiedene kryptografische Ver­fahren entwickelt. Sie nutzen mathematische Probleme, die herkömmliche Computer ohne einen Schlüssel nicht in angemessener Zeit lösen können. Beispielsweise beruhen einige Algorithmen auf der Tatsache, dass die Prim­faktorzerlegung großer Zahlen extrem aufwändig ist.

Die Entwicklung von leistungsfähigen Quantencomputern könnte diesen Ansatz jedoch zunichtemachen. So genannte Quantenalgorithmen würden die ganze Kraft der Quantenphysik nutzen, um Probleme effizient zu lösen, die für ihre klassischen Konkurrenten unerreichbar sind. Das ist beispielsweise der Fall bei dem 1994 vom US-amerikanischen Mathematiker Peter Shor vorgeschlagenen Algorithmus, der theoretisch in der Lage ist, sehr große Zahlen schnell zu faktorisieren. Mit Quantencomputern wird die Übermittlung von Bankdaten beim Onlineshopping vor Angriffen also nicht mehr sicher sein.

Aber jene Quantenphänomene, die künftigen Computergenerationen ihre erstaunlichen Fähigkeiten verleihen, könnten glücklicherweise auch den Schlüssel zum Aufbau eines hochsicheren Quanteninternets liefern. Dessen einzigartige Eigenschaften machen einen Angriff unmöglich, wodurch einige klassische Verschlüsselungsverfahren überflüssig werden …

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  • Quellen

Branciard, C. et al.: Characterizing the nonlocal correlations created via entanglement swapping. Physical Review Letters 104, 2010

Fritz, T.: Beyond Bell's theorem II: Scenarios with arbitrary causal structure. Communication of Mathematical Physics 341, 2016

Renou, M. O. et al: Genuine quantum nonlocality in the triangle network. Physical Review Letters 123, 2019