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Kryptografie: Vertraulichkeit ist machbar

Wie können wir Geheimnisse vor technisch überlegenen Gegnern schützen? Müssen wir dabei denen vertrauen, die uns die Verschlüsselungsmaschinen liefern? Und: Können wir überhaupt uns selbst und unserer eigenen Entscheidungsfreiheit trauen? Einige dieser scheinbar vagen Fragen lassen sich präzise fassen – und finden überraschende Antworten.
Alice und Bob

Müssen wir damit leben, dass wir unsere Geheimnisse letztendlich nicht geheim halten können, so sehr wir uns auch bemühen? Ein Blick in die jüngste Vergangenheit lässt Schlimmes befürchten. Auch den genialsten Verschlüsselungsverfahren hatten die Entzifferer etwas entgegenzusetzen, und sei es, indem sie den Anwendern verletzliche Schlüssel unterschoben.

Auch die moderne Kryptologie kann in Sachen Geheimhaltung bestenfalls relative Aussagen treffen. Eines der verbreitetsten Kryptosysteme mit veröffentlichtem Schlüssel (public-key cryptosystems) ist RSA, benannt nach seinen Schöpfern Ronald Rivest, Adi Shamir und Leonard Adleman. Seine Sicherheit beruht darauf, dass es schwer ist, eine sehr große Zahl in ihre (großen) Primfaktoren zu zerlegen. Aber erfordert diese Faktorisierung wirklich einen so massiven Aufwand, dass sie in einem sinnvollen Zeitraum nicht gelingen wird? Mit heutigen Computern ja. Aber mit dem Tag, an dem der erste funktionierende Quantencomputer in Betrieb geht, werden RSA und verwandte Kryptosysteme unsicher sein. Die Sicherheit unserer besten Verschlüsselungsverfahren beruht also darauf, dass der technische Fortschritt hinreichend langsam ist – nicht die verlässlichste Garantie.

Was zwei Partner – nennen wir sie wie unter Kryptografen üblich Alice und Bob – für eine absolut sichere Kommunikation eigentlich brauchen – und was RSA bis jetzt noch bereit stellt –, ist ein Stück "gemeinsame private Zufälligkeit". Gemeint ist ein kryptografischer Schlüssel in Form einer Folge von zufälligen Bits, die nur den Kommunikationspartnern bekannt ist. ...

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Gehirn&Geist – Wer entscheidet? Wie das Gehirn unseren freien Willen beeinflusst

Was bedeutet es, ein Bewusstsein zu haben? Haben wir einen freien Willen? Diese Fragen beschäftigt Neurowissenschaft, Philosophie und Theologie gleichermaßen. Der erste Artikel zum Titelthema zeichnet die Entwicklung der neurowissenschaftlichen Forschung nach und zeigt, wie das Gehirn das subjektive Erleben formt. Anschließend geht es im Interview mit dem Neurophilosophen Michael Plauen um die Frage, ob wir frei und selbstbestimmt handeln, oder nur Marionetten unseres Gehirns sind. Die Antwort hat Konsequenzen für unser Selbstbild, die Rechtsprechung und unseren Umgang mit KI. Daneben berichten wir, wie virtuelle Szenarien die traditionelle Psychotherapie erfolgreich ergänzen und vor allem Angststörungen und Posttraumatische Belastungsstörungen lindern können. Ein weiterer Artikel beleuchtet neue Therapieansätze bei Suchterkrankungen, die die Traumata, die viele Suchterkrankte in ihrer Kindheit und Jugend erfahren haben, berücksichtigen. Zudem beschäftigen wir uns mit der Theorienkrise in der Psychologie: Der Risikoforscher Gerd Gigerenzer erklärt, warum die Psychologie dringend wieder lernen muss, ihre Theorien zu präzisieren.

Spektrum der Wissenschaft – Vielfältige Quanten

Wir tauchen ein in die Welt der Quanten, die uns noch immer zahlreiche Rätsel aufgibt. Forscher entwickeln ständig neue Modelle und hinterfragen Grundlegendes, wie beispielsweise das Konzept der Zeit. Gleichzeitig macht die Entwicklung neuer Quantencomputer große Fortschritte und könnte unsere Verschlüsselungssysteme bedrohen. Experten arbeiten an neuen Methoden, um unsere Daten zu schützen. Erfahren Sie, wie diese Herausforderungen gemeistert werden und ob Kryptografen den Wettlauf gegen die Zeit gewinnen können.

Spektrum - Die Woche – Ist alles im Universum vorbestimmt?

  • Quellen

Acín, A. et al.:Device-Independent Security of Quantum Cryptography against Collective Attacks. In: Physical Review Letters 98, 230501, 2007

Barrett, J. et al.:No Signaling and Quantum Key Distribution. In: Physical Review Letters 95, 010503, 2005

Colbeck, R., Renner, R.:Free Randomness can be Amplified. In: Nature Physics 8, S. 450 - 453, 2012

Ekert, A. K.:Quantum Cryptography Based on Bell's Theorem. In: Physical Review Letters 67, S. 661 - 663, 1991

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