Von Ralf Keuper

Die abhör­si­che­re Kom­mu­ni­ka­ti­on zwi­schen zwei oder meh­re­ren Teil­neh­mern erfolgt in der klas­si­schen Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­no­lo­gie über Ver­fah­ren, bei der Schlüs­sel gene­riert und Infor­ma­ti­on mit rela­tiv gerin­gem Auf­wand ver­schlüs­selt wird. “Die erfor­der­li­chen Rechen­res­sour­cen, um eine Ver­schlüs­se­lung in prak­ti­ka­bler Zeit zu über­win­den, d. h. ver­schlüs­sel­te Infor­ma­ti­on zu ent­schlüs­seln, ohne im Besitz des Schlüs­sels zu sein, über­stei­gen die aktu­el­len und abseh­ba­ren tech­ni­schen Mög­lich­kei­ten klas­si­scher IKT. Die Abhör­si­cher­heit ist also nicht abso­lut, son­dern an den Stand der Tech­nik gebun­den. Die tech­ni­schen Mög­lich­kei­ten von Quan­ten­com­pu­tern stel­len die Sicher­heit heut­zu­ta­ge weit ver­brei­te­ter klas­si­scher Ver­schlüs­se­lungs­ver­fah­ren jedoch infra­ge[1]Quan­ten-KIT. Quan­ten­com­pu­ting und Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on.

Mit der Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on soll die Abhör­si­cher­heit auch dann gewähr­leis­tet wer­den, wenn Quan­ten­com­pu­ter zum Ein­satz kom­men. Dabei ste­hen zwei Ver­fah­ren zur Aus­wahl. Da ist zum einen “das Ver­sen­den von Qubits als Infor­ma­ti­ons­trä­ger zwi­schen Kom­mu­ni­ka­ti­ons­part­nern. Auf­grund quan­ten­phy­si­ka­li­scher Prin­zi­pi­en kann der Zustand des Qubits auf dem Weg vom Sen­der zum Emp­fän­ger nicht von Drit­ten abge­hört wer­den, ohne dass das Qubit sel­ber ver­än­dert wird. Wenn nun eine Fol­ge von Qubits ver­sen­det wird, kön­nen die Kom­mu­ni­ka­ti­ons­part­ner einen Abhör­ver­such durch sta­tis­ti­sche Berech­nun­gen nach­wei­sen. Die­se Tat­sa­che wird zum Bei­spiel bei soge­nann­ten Prepa­re-and-Mea­su­re-Pro­to­kol­len genutzt”.

Die ande­re Mög­lich­keit ist die Quan­ten­te­le­por­ta­ti­on: “Dabei ver­fü­gen die Kom­mu­ni­ka­ti­ons­part­ner über jeweils ein Teil eines ver­schränk­ten Paars von Qubits. Weil Ände­run­gen am Zustand eines Qubits auch über gro­ße Distan­zen mit sofor­ti­ger Wir­kung Ände­run­gen am ande­ren Qubit nach sich zie­hen, kön­nen Kom­mu­ni­ka­ti­ons­part­ner so abhör­si­cher Infor­ma­ti­on aus­tau­schen. Der Zustand des über­tra­ge­nen Qubits bleibt dabei für alle außer dem Emp­fän­ger prin­zi­pi­ell unbe­kannt, wodurch Infor­ma­ti­on sicher über­tra­gen wer­den kann”.

Der Vor­zug der Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on im Ver­gleich zu den “klas­si­schen” Ver­fah­ren besteht dar­in, dass das Sicher­heits­le­vel hier­bei auf quan­ten­phy­si­ka­li­schen Gesetz­mä­ßig­kei­ten beruht und damit unab­hän­gig von Rechen­res­sour­cen, die Drit­ten zu Ver­fü­gung ste­hen, ist. “Zum Bei­spiel ist es anders als bei einem (klas­si­schen) Bit nicht mög­lich, den Zustand eines Qubits zu mes­sen, ohne des­sen Zustand zu ver­än­dern. Dadurch kön­nen Kom­mu­ni­ka­ti­ons­part­ner jeden Abhör­ver­such bemer­ken und ent­spre­chend reagie­ren”.

Von beson­de­rer Bedeu­tung ist der Quan­ten-Schlüs­sel-Aus­tausch: “Hier­bei wird Quan­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on für die Ver­tei­lung eines Schlüs­sels an die Kom­mu­ni­ka­ti­ons­part­ner genutzt. Gab es dabei einen Abhör­ver­such, so wird der Schlüs­sel ver­wor­fen und ein neu­er Schlüs­sel wird erzeugt und ver­teilt. Gab es kei­nen Abhör­ver­such, so ist der Schlüs­sel tat­säch­lich nur den befug­ten Kom­mu­ni­ka­ti­ons­part­nern bekannt. Der gehei­me Schlüs­sel kann dann zur Absi­che­rung von Infor­ma­ti­ons­über­tra­gung, die auf klas­si­sche Wei­se erfolgt, genutzt wer­den”.

Zuerst erschie­nen auf Siche­rer Daten­aus­tausch in der Industrie