Verschlüsselungstechnologie Privatsphäre dank Quantenphysik

Noch findet die Kryptografie mit Quanten vor allem auf Labortischen statt, wie hier an der Universität Genf. Doch die Arbeit der Physiker ist für die Industrie interessant. Foto:

(Foto: Massimo Brega, Science Photo Library)

Google arbeitet daran, die NSA sowieso und auch deutsche Wissenschaftler: Auf Quantenphysik basierende Computer könnten die digitale Kommunikation revolutionieren. Ausgerechnet in Deutschland könnten die Mittel dafür aber knapp werden.

Von Robert Gast

Angela Merkel müsste eigentlich ein großer Fan dieser Quanten sein. Die Kanzlerin hat einst eine Doktorarbeit über "quantenchemische Zerfallsreaktionen" geschrieben. Sie weiß, dass Quanten einzelne Lichtteilchen sind, die man gezielt steuern kann. Merkel wird auch wissen, dass diese Quanten die Kryptografie revolutionieren könnten. Weil sie Computer in die Lage versetzen, Verschlüsselungen schneller zu knacken als heutige Rechner. Und weil man dank der Naturgesetze, die für Kleinstteilchen gelten, Nachrichten abhörsicher machen kann. Was für eine Kanzlerin, deren Handy angezapft wurde, eine attraktive Aussicht sein dürfte.

Umso mehr überrascht, dass Deutschland beim Wettrennen um Verschlüsselungstechnik der Zukunft "international den Anschluss verlieren" könnte. Davor warnen führende deutschsprachige Quantenphysiker in einer aktuellen Stellungnahme der Wissenschaftsakademien Leopoldina, Acatech und der Deutschen Akademienunion. "Wenn wir jetzt nichts unternehmen, könnte es am Ende dazu kommen, dass wir Verschlüsselungstechnik aus China kaufen müssen", sagt der Physiker Wolfgang Schleich von der Universität Ulm, der Koordinator der Stellungnahme.

Das wollen andere Länder dringend vermeiden. In den USA fließen Milliarden in die Entwicklung von Quantencomputern und Quantennetzwerken. Google und IBM forschen daran, ebenso die NSA und das Militär. China selbst zeigt ähnlich große Bemühungen. Auch Kanada, Großbritannien und die Niederlande haben mit Hunderten Millionen Euro große Forschungszentren geschaffen, mit dem Ziel, die Quantenphysik marktreif zu machen.

Quantenphysik als Wirtschaftsfaktor

Und Deutschland? Hat vor etwa 100 Jahren maßgeblich dazu beigetragen, den Mikrokosmos als Zusammenspiel von Atomkernen, Elektronen und Lichtteilchen zu begreifen. Und beherbergt auch heute noch viele Quantenphysiker, die zu den besten der Welt gehören.

Aber meistens bleibt es bei Laborversuchen. Bisher gebe es kein einziges Unternehmen, das versuche, quantenphysikalische Effekte wirtschaftlich zu verwerten, heißt es in der Akademien-Stellungnahme. "Andere Länder haben die wirtschaftliche Relevanz des Gebiets schon vor fünf Jahren erkannt", sagt Schleich.

Quantenphysik als Wirtschaftsfaktor, wer hätte das gedacht. Lange waren die Kleinstteilchen bloß eine Passion für Laborforscher. Einzelne Lichtteilchen oder Atomkerne ließen sich nur mit großer Geduld isolieren und steuern. Bis heute finden viele Experimente von Quantenphysikern im Inneren kleiner Vakuumgefäße statt, die mitunter auf fast minus 273 Grad abgekühlt werden. Labore gleichen einer Rumpelkammer aus Lasern, Spiegeln, Linsen, Filtern - und was man sonst noch braucht, um Atome fangen und Lichtstrahlen teilen, drehen und bündeln zu können.

Laser aus dem Blu-Ray

Das ist bei Harald Weinfurter von der Universität München nicht anders. Sein Team ist führend im Bereich der Quantenverschlüsselung. Der Eindruck, dass man hier noch weit von einer Anwendung entfernt sei, täusche, betont Weinfurter beim Gang durch sein Labor. "Das war früher unser Laser", sagt der Physiker und zeigt auf einen 1,5 Meter langen Kasten. Dann zeigt er auf ein daumennagelgroßes Bauteil. "Das ist unser Laser heute."

In den vergangenen zehn Jahren seien Laser und Detektoren nicht nur viel kleiner, sondern auch preiswerter geworden. Eine Laserdiode, die Lichtteilchen aussendet, haben die Forscher zum Beispiel einfach aus einem handelsüblichen Blu-Ray-Player ausgebaut.