Thüringer Forschungsprojekt Sichereres Online-Banking mit Licht

Wissenschaftler aus Jena und Ilmenau wollen den Austausch sensibler Daten sicherer machen. Das Ziel des Projektes "FastPhoton": Mit einzelnen Lichtteilen bei der Übertragung soll ein unbemerkter Zugriff von außen unmöglich werden.

Ein technischer Versuchsaufbau.
Der Prototyp einer Einzelphotonenquelle: Damit sollen Informationen über einzelne Lichtteilchen übermittelt werden können. Bildrechte: MDR/Universität Jena/ Jürgen Scheere

Online-Banking macht das Leben einfacher, aber es birgt auch viele Gefahren. So hat allein die R+V Versicherung im ersten Halbjahr 2019 fast 300 Fälle registriert, die sich auf einen Schaden von fünf Millionen Euro summieren. Das Unternehmen warnte vor einer "drastischen Zunahme der Schäden". Dabei ist ein Ziel der Betrüger, die Verschlüsselungssysteme der Datenübertragung im Internet zu knacken.

Datenverschlüsselung mit Physik statt Mathe

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MDR SACHSEN - Das Sachsenradio Di 27.08.2019 11:00Uhr 29:50 min

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An dieser Stelle setzt nun eine Forschungsgruppe aus Thüringer Wissenschaftlern an. Bislang beruhten alle Verschlüsselungssysteme auf mathematischen Prinzipien und können deshalb – zumindest theoretisch – geknackt werden, heißt es in einer Mitteilung der Universität Jena. Das bedeutet vereinfacht: Es wird ein komplexer Algorithmus angewandt, der mit entsprechender Rechenleistung auch wieder entschlüsselt werden kann. Das soll sicherer werden, indem auf einzelne Photonen bei der Datenübertragung gesetzt werden soll, schreiben die Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena gemeinsam mit Kollegen der Technischen Universität Ilmenau und des Fraunhofer Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik in Jena. 

Tobias Vogl (links) und Dr. Falk Eilenberger von der Forschungsgruppe "FastPhoton".
Tobias Vogl (links) und Falk Eilenberger von der Forschungsgruppe "FastPhoton". Bildrechte: Universität Jena/ Jürgen Scheere

Derzeit werden Daten vor allem via Glasfaserkabel mit Licht übertragen. Dabei wird für jedes Bit eine hohe Zahl an Photonen verwendet. Die Idee der Forschungsgruppe "FastPhoton": Die Informationen sollen in einem einzelnen Lichtteil übermittelt werden. Also mit einem Photon – das ist, ganz stark vereinfacht ausgedrückt, ein winziges, masseloses Teilchen aus denen elektromagnetische Strahlung besteht.

"Dann kommen die Quanteneigenschaften der Teilchen zum Tragen, die rein physikalische Verschlüsselungsmethoden ermöglichen", sagt Falk Eilenberger von der Universität Jena. Das sei sicherheitstechnisch eine enorme Verbesserung. "Denn ein Photon lässt sich nur genau einmal vermessen und ist somit nur für genau einen Empfänger lesbar." Der Clou: Ein Zugriff von außen wäre nur mit einer gleichzeitigen Entdeckung möglich, selbst bei einem Zugriff des Betreibers der Infrastruktur, sagen die Forscher.

Informationen sollen in nur einem Lichtteil übertragen werden

Das Prinzip dafür ist bereits seit Jahrzehnten bekannt. Das Problem besteht aus Sicht der Forscher vor allem darin, dass Quellen für Einzelphotonen geschaffen werden müssen. Diese sollen die Photonen mit präzise definierten Eigenschaften produzieren. "Optisch sind wir hierbei auf einem guten Weg — erste, wenige Zentimeter große Einzelphotonenquellen, die auf 2D-Materialien basieren, haben wir bereits entwickelt", erklärt Eilenbergers Kollege Christian Heigert. Der Fokus liege nun vor allem auf der elektronischen Integration solcher Systeme, um sie auch kosteneffizient gestalten zu können.

Die Forschungsgruppe "Ultrabreitbandige Hochfrequenz-Ansteuerung fasergekoppelter Laserdioden für polarisations- und zeitstempel-kodierte Einzelphotonen in der Quantenkommunikation" (kurz: FastPhoton) wird dabei von der Thüringer Aufbaubank unterstützt, die seit dem 1. Januar das Projekt für 2,5 Jahre mit 650.000 Euro finanziert. Die Experten gehen allerdings davon aus, dass es einige Jahre dauern werde, bis auf diese Art und Weise Informationen im Alltag ausgetauscht werden.

(mpö)

Zuletzt aktualisiert: 14. Januar 2020, 15:14 Uhr

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