Er is een nieuw communicatiesysteem ontwikkeld om symmetrische sleutels tussen partijen uit te wisselen om berichten te versleutelen zodat ze niet door derden kunnen worden gelezen. In samenwerking met Deutsche Telekom zijn onderzoekers onder leiding van natuurkundeprofessor Thomas Walther erin geslaagd een kwantumnetwerk te exploiteren dat schaalbaar is in termen van het aantal gebruikers en tegelijkertijd robuust is zonder dat er vertrouwde knooppunten nodig zijn. In de toekomst kunnen dergelijke systemen kritieke infrastructuur beschermen tegen het groeiende gevaar van cyberaanvallen. Daarnaast zouden in grotere steden tap-proof verbindingen kunnen worden aangelegd tussen verschillende overheidssites.

Het door de onderzoekers van Darmstadt ontwikkelde systeem maakt het uitwisselen van quantumsleutels mogelijk, waardoor meerdere partijen in een stervormig netwerk een gemeenschappelijk willekeurig getal krijgen. Individuele lichtquanta, zogenaamde fotonen, worden aan gebruikers in het communicatienetwerk gedistribueerd om het toevalsgetal en daarmee de digitale sleutel te berekenen. Vanwege kwantumfysische effecten zijn deze sleutels bijzonder veilig. Op deze manier is de communicatie zeer goed beveiligd en kunnen bestaande afluisteraanvallen worden gedetecteerd.

Tot dusver waren dergelijke kwantumsleutelmethoden technisch complex en gevoelig voor invloeden van buitenaf. Het systeem van de Darmstadt-groep van het Collaborative Research Center CROSSING is gebaseerd op een speciaal protocol. Het systeem distribueert fotonen vanuit een centrale bron naar alle gebruikers in het netwerk en zorgt voor de beveiliging van de kwantumsleutels door middel van kwantumverstrengeling. Dit kwantumfysische effect produceert correlaties tussen twee lichtdeeltjes, die zelfs waarneembaar zijn als ze ver van elkaar verwijderd zijn. De eigenschap van het partnerdeeltje kan worden voorspeld door een eigenschap van het lichtdeeltje van een paar te meten.

Polarisatie wordt vaak als eigenschap gebruikt, maar dit wordt typisch verstoord in de glasvezels die worden gebruikt voor transmissie door omgevingsinvloeden zoals trillingen of kleine temperatuurveranderingen. Het Darmstadt-systeem maakt echter gebruik van een protocol waarin de kwantuminformatie is gecodeerd in de fase en aankomsttijd van de fotonen en is daarom bijzonder ongevoelig voor dergelijke storingen. Door middel van dit robuuste protocol is de groep er voor het eerst in geslaagd om een ​​netwerk van gebruikers van quantumsleutels te voorzien.

De hoge stabiliteit van de transmissie en de schaalbaarheid in principe werden met succes aangetoond in een veldtest samen met Deutsche Telekom Technik GmbH. Als volgende stap zijn de onderzoekers van TU Darmstadt van plan om andere gebouwen in de stad op hun systeem aan te sluiten. Het onderzoek is gepubliceerd in PRX Quantum . + Verder verkennen

Kwantumcryptografische sleutels voor veilige communicatie die 1000 kilometer verder zijn verspreid dan eerdere pogingen