Introduction of quantum cryptography and its development (Englisch)

Unter Nutzung der vorhandenen Lichtleiternetze lassen sich mit der Quantenphysik verschlüsselte Botschaften übertragen. Die Quantenkryptografie hat ihre Stärke nicht in der Verhinderung von Lauschangriffen, sondern im Wahrnehmen solcher Attacken. Dazu werden zufällig erstellte geheime Schlüssel ausgetauscht. Das Geheimnis liegt darin, dass sich Photonen nicht unbemerkt beobachten lassen: man muss sie dazu irgendwie, durch Spiegel oder optische Sensoren, berühren. Prägt man nun den Partikeln eine charakteristische Eigenschaft wie eine polarisierte Schwingungsrichtung oder eine bestimmte Energie auf, können Veränderungen in diesem Bereich detektiert werden. Voraussetzung ist, dass Sender und Empfänger stets mit dem gleichen Schablonensatz für die Polarisationsebenen arbeiten, was eine genaue Buchführung erfordert. Bedingung für die Technologie sind hoch empfindliche Detektoren, denn jedes Bit des Schlüssels wird nur auf einem einzigen Photon übertragen, um ein unbemerktes Abfangen zu verhindern. Es müssen also auch alle Photonen aufgefangen werden, um den vollständigen Schlüssel zu erhalten. Da einzelne Photonen nur sehr aufwändig herzustellen sind, versendet man die Bits mit gekoppelten (verschränkten) Photonen, die quantenmechanisch hergestellt werden. Es wird ein Konzept vorgestellt, das die optischen Verzögerungslinien mit einer planaren Lichtwellenleiterschaltung erzeugt, so dass das System passiv stabil ist, eine aktive Stabilisierung auf Empfänger- oder Senderseite ist nicht nötig. Zum Zweiten benötigt das System lediglich einen Einzelphasenmodulator auf der Senderseite, wodurch sich die optischen Verluste auf der Empfängerseite reduzieren.