Eigentlich wollte ich dir den entsprechenden Vortrag aus meinem letzten Seminar "Quanteninformationsverarbeitung" raussuchen, aber ich finde ihn im Moment nicht.
Prinzipiell geht es hier um einen Weg, den Schlüssel für eine Nachricht zu erzeugen und sicher auszutauschen. Die Information, die dann mit dem Schlüssel codiert ist, kann dann ohne Gefahr über normale Kommunikationswege ausgetauscht werden.
Das Problem heutiger Verschlüsselungen ist, dass man mit der momentan verfügbaren Technik unverhältnissmäßig lange brauchen würde um sie zu knacken, sie also im Moment sicher sind. Mit der kommenden Entwicklung des Quantencomputers können sehr viele Rechenschritte parallel ausgeführt werden, und so auch in kurzer Zeit hochverschlüsselte Informationen geknackt werden. Bei der Quanteninformationsverarbeitung (QIV) wird für jedes Informationsbit ein Schlüsselbit erzeugt, so dass man die Verschlüsselung nicht ohne Schlüssel knacken kann.
Außerdem muss auch heute noch der Schlüssel sicher ausgetauscht werden. Wird dieser irgendwie abgehört, bringt jede Verschlüsselung nichts.
Alice (der Schlüsselerzeuger), sowie Bob (der Empfänger) definieren sich zwei verschiedene Basen, in denen sie Photonen erzeugen (Alice) und messen (Bob). Die Basen sind jeweils orthogonal (senkrecht, wie die x- und y-Achse im Koordinatensystem) und eine der beiden Basen ist um 45° gedreht (sieht auch wie ein gedrehtes Koordinatensystem aus). Alice und Bob stehen über zwei Kanäle in Verbindung: über den einen werden die Photonen geschickt, über den anderen Kommunizieren sie öffentlich.
Alice erzeugt nun in einer zufälligen Basis (einer der vier zur Verfügung stehenden Richtung) ein Photon, und Bob misst das Photon in einer zufälligen Basis, die unabhängig von Alices gewählter Basis ist. Über die öffentliche Leitung sagt Bob der Alice, in welcher Basis er gemessen hat. Alice sagt ihm jeweils ob das in Ordnung war (gemessenes Photon ist gut und wird behalten) oder nicht (das gemessene Photon wird verworfen). Wenn Alice genug Photonen gesendet hat, wollen sie jetzt noch heraus finden, ob sie abgehört wurden.
Dazu opfert Bob einen Teil seines Schlüssels und schickt ihn Alice. Da die beiden jetzt nur Photonen der gleichen Basis behalten haben, muss die Messung des Teilstücks übereinstimmen. Finden sich in dem Teilstück (zu viele) Fehler, wissen sie dass sie abgehört wurden und können ihre Nachricht nicht austauschen. Finden sie keine (wenige, unterhalb einer bestimmen Grenze) Fehler, wissen sie dass ihr Schlüssel sicher ist und können ihre Nachricht austauschen.
Dieses Wissen erhalten sie aus einer Eigenschaft der Photonen (der Kohärenz). Lauscht Eve (der potentielle Abhörer) beim Schlüsselaustausch (und mit Lauschen ist hier das Messen der Photonen gemeint), muss Eve die Photonen trotzdem an Bob weiterleiten um nicht aufzufallen. Eve weiß jedoch nicht in welcher Basis Alice die Photonen geschickt hat und wird sie in 50% der Fälle in der falschen Basis weiterschicken. Dies fällt Alice und Bob später auf, wenn sie, wie oben beschrieben, einen Teil des Schlüssels vergleichen.
Ich hoffe es ist einigermaßen verständich geworden, ist nicht ganz trivial das Thema.
