Thursday, May 17, 2007

Sicherheit der Quantenkryptographie

Es gibt zwei Möglichkeiten, wie sich der Abhörer Information verschaffen kann:
1. Einen Teil der Information abzweigen
2. Im System vorhandene zusätzliche Information ausnutzen

Ad 1: In all diesen Verfahren bringt der Abhörer unweigerlich eine gewisse Fehlerrate hinein, kann also über die Fehler in den Datenraten entdeckt werden. Er hat also nur Chancen, wenn das System von vorneherein schon ziemlich fehlerhaft ist. Die Daten in unseren Experimenten in Wien sind gut genug, dass dies nicht möglich ist

Ad 2: Das ist etwas trickreicher. Hier nutzt man zum Beipel aus, dass die Detektroen auf verschiedene Zustände leicht verschieden ansprechen können und aus diesem Unterschied im Zeitsignal, das Bob an Alice schick, kann der Abhörer was rausfischen.
Dies kann durch einen sorgfältigen Aufbau des Experimentes vemieden werden.

Die durch die Medien gegeistere Meldung ist von der ersten Art. Im angegebenen Blog sehen Sie, dass es sich um ein Beispiel von unseriösem Journalismus handelt. Die reißerische Überschrift des Artikels wird durch den Text selbst nicht bestätigt. Wobei der Text ohnedies noch immer übertreibt.

Das ist im Grundsatz schon lange bekannt.

28 comments:

Jan said...

Schön, aus Ihrem Munde zu hören, was ich erwartet hatte, aber mangels Zeit selbst noch nicht nachprüfen konnte.

Gibt es denn eine allgemeinverständliche Gegendarstellung im Netz, die man der Meldung entgegenhalten kann. (Einen formellen BB84-Sicherheitsbeweis werden die meisten nicht-Physiker nicht lesen wollen.)

Grüße

Jan

Ag said...

darf man fragen, was genau mit 2) gemeint ist? ich blicke nicht ganz durch...

Jan said...

zu 2) Es geht hier um Informationen, die es in der Theorie nicht gibt, in der Praxis schon. Üblicherweise bedeutet das, dass die Übertragung selbst sicher ist, Informationen jedoch am offiziellen Übertragsgungsweg vorbei nach außen dringen, man nennt das einen side channel.

zeilinger said...

Es gibt meines Wissens da nix alllgemein Verständliches im Netz. Würde mich selbst interessieren.

@jan: Ja, das sind die Side Channel Attacken. Ein Beispiel: Die Photonen werden zu ganz leicht verschiedenen Zeiten detektiert in Abhängigkeit von ihrer Polarisation. Nun muss die Zeit, zu der ein Photon gemessen wird, aber zwischen A und B kommuniziert werden, was man abhören kann und aus der exakten Zeit schliessen, was die Polarisation des Photons war. Läss sich natürlich leicht ausschliessen, wenn man weiss, dass das Probelm da ist.

zeilinger said...

Es gibt meines Wissens da nix alllgemein Verständliches im Netz. Würde mich selbst interessieren.

@jan: Ja, das sind die Side Channel Attacken. Ein Beispiel: Die Photonen werden zu ganz leicht verschiedenen Zeiten detektiert in Abhängigkeit von ihrer Polarisation. Nun muss die Zeit, zu der ein Photon gemessen wird, aber zwischen A und B kommuniziert werden, was man abhören kann und aus der exakten Zeit schliessen, was die Polarisation des Photons war. Läss sich natürlich leicht ausschliessen, wenn man weiss, dass das Probelm da ist.

christian said...

Mich würde jetzt interessieren, was diese leichten Zeitunterschiede hervorruft.

Rauris said...

Ihr NATURE Artikel ist schon in der allgemeinen Öffentlichkeit angekommen. Erstaunlich, wie schnell es wissenschaftliche Fachartikel schaffen, ins Bewusstsein der Allgemeinheit zu kommen.

http://www.heise.de/tp/r4/artikel/25/25303/1.html

Anonymous said...

@Rauris

Siehst und DAS empfinde ich als unseriösen Journalismus. Die Nature-Arbeit ist zwar schön, aber im Endeffekt noch lange kein Schwanengesang auf realistische Theorien des Mikrokosmos'.
Eigentlich gibt es derzeit nur eine einzige halbwegs funktionierende realistische, nichtlokale Theorie, namely die Bohmsche Mechanik. *Ja*, und genau die wird auch durch das Experiment nicht ausgeschlossen...
In diesem Sinne
Euer Gernot

aedman said...

So wie ich den Nature-Artikel und seine Aussage verstehe, läßt sich auf experimentelle Weise nachweisen, daß das Abrufen oder Messen der Information, welche Polarisation beim einen Teil vorliegt, zu einer Aufhebung der Verschränkung führt- die Information über die reale Eigenschaft des anderen Teilchens verschwindet.
Wenn Information selbst Eigenschaft des Teilchen(paare)s ist,erscheint es doch konsequent von der Natur einen Gewinn von Information über das eine Teilchen mit dem Verlust an Information über das andere Teilchen zu quittieren.
Oder bin ich auf'm Holzweg?

Rauris said...
This comment has been removed by the author.
Rauris said...

An Aedman's Kommentar anknüpfend die Frage: Gibt es so etwas wie einen "Informationserhaltungssatz" in der Quantenmechanik?

Andrea said...

@rauris
Das weiß man wohl noch nicht genau. Um das herauszufinden, könnte es nützlich sein, sich mal in einem Schwarzen Loch umzusehen. Gut, besser nicht. H. C. v. Baeyer schreibt, manche halten Schwarze Löcher für eine Art kosmischen Reißwolf, in denen Information für immer verloren ist. Andere glauben, daß die Information auf irgendeine Weise mit der Hawking-Strahlung wieder hervorkommt. Die schlimmste Vermutung soll sein, daß die Information durch ein Wurmloch in ein anderes Universum verschwindet! Ich weiß nicht, ob das Problem inzwischen gelöst ist.

Andrea said...

Ich kann es wie immer nicht sicher wissen. Aber falls ein Teil der Schweigsamkeit hier doch daher rühren sollte, daß manche sich allzu sehr an der Struktur des Blogs und allem, was damit verbunden ist, stören, wäre es wohl wirklich besser, den Anbieter zu wechseln. Ich halte das nicht für unbedingt notwendig. Es macht mir nichts aus, wenn "@" benutzt wird, um klarzumachen, worauf der Schreiber sich bezieht oder wen er anspricht. Schließlich kann sich jeder selbst einen beliebigen Namen aussuchen in dem Wissen, daß die Leser meistens keine weiteren Informationen haben können; also kann auch niemand etwas dabei finden, wenn jemand dann mit dem entsprechenden Spitznamen, Vornamen, Nachnamen oder was auch immer angesprochen wird. Es kann höchstens zu Mißverständnissen führen, wenn jemand unter verschiedenen Namen oder verschiedene Schreiber unter "Anonymous" auftreten. (Unter Umständen kann allerdings sogar das weitere Information mit sich bringen…)
Nur für alle Fälle.

Anonymous said...

Wenn ich die technischen Anforderungen zwecks gewünschter Kommunikation lese, dann meine ich, dass hier das richtige Webtool ein klassisches Forum wäre und nicht ein Weblog.

aedman said...

@andrea: Ich bin ja auch neu hier-aber mir scheint ein Forum auch eine passende Plattform zu sein,allerdings finde ich an diesem Blog gut,einen Quantenmechaniker und Philosophen im Background zu wissen, der mir und meinem gefährlichen Halbwissen gegebenenfalls den richtigen Weg aufzeigen kann...

@rauris und @andrea:Angenommen es gibt so einen Erhaltungssatz für Information und ein jedes Teilchen, sei es mit einem anderen verschränkt oder nicht, habe als Eigenschaft, Information preisgeben zu können, dann wäre die Hawking-Strahlung Ausdruck dieses Erhaltungssatzes-sie kann nicht in ein Paralleluniversum verschwinden.
Das schwarze Loch wäre wie ein großer Tresor, aus dem zwar nur minimal, aber doch über Milliarden Jahre stetig diese Information zurückfliessen muß.
Wenn nicht Energie,Masse,Polarisation oder Impuls das wesentliche Merkmal der Quanten ist,aus dem unser Universum besteht, sondern Information, dann müssen wir überlegen, wieweit die Antwort, wenn wir an ein Quant die Frage nach seiner Information stellen, von unserem Fragemechanismus, unserer Messapparatur schon vorweggenommen wird.
Sagen die Teilchen uns das,was sie sind, oder das was wir hören wollen...?
fragt sich aedman

Anonymous said...

@Intention von Z-Blog

Prof. Z hat bereits seine Vorstellungen des Blogs beschrieben, und ihm geht es hier sicherlich nicht darum, ausgedehnte Diskussionen zu führen. Selbst ich hätte da besseres zu tun.
Für fachlich-bezogene Diskussionen gibt es heutzutage eine Unzahl von Möglichkeiten (z.B. Newsgroups).
Diejenigen, die jetzt ein wenig entäuscht sind, sei geschrieben: Man wird kein Prophet, nur weil man mit dem Propheten spricht.
In diesem Sinne
Euer Gernot

monti said...

@anonymous
ich will aber ein Zeichen!!!

Andrea said...

@monti said...

„ich will aber ein Zeichen!!!“
Das wollen wir alle.
Davon abgesehen lese ich hier lieber etwas als nichts- seien es nun Diskussionen, Überlegungen, interessante Hinweise, kurze Beiträge zur Unterhaltung oder witzige Pausenfüller. Zur „Intention des Blogs“: Ich tanze nicht gern aus der Reihe, aber ich bin nicht sicher, daß wir diese Intention so genau kennen. Die „Klarstellung“ fand ich nicht ganz so erhellend wie andere: eine Mischung aus Bekanntem, Naheliegendem und neuen Rätseln wie die Bevorzugung von „spontanen“ und „respektlosen“ Kommentaren. Für mich heißt „spontan“ oft nur „unter Umgehung der Großhirnrinde“ mit meist entsprechendem Ergebnis. Und „respektlos“? Vielleicht sollte ich es nicht so genau nehmen; tun die meisten nicht.

Anonymous said...

hmm

Anonymous said...

?

Andrea said...

Gehört zu keinem Thema hier, hat mir aber so gut gefallen. „Spektrum der Wissenschaft“ kündigt allen Ernstes an: “Quantenradierer selbst gemacht. Eine bescheidene Ausrüstung reicht aus, um zu Hause eines der seltsamsten Phänomene der Mikrophysik zu demonstrieren. Wir zeigen, wie das geht.“ Und das für das Juli- und nicht das April-Heft. Für die Quantenradierer-Experimente habe ich nun wirklich seit Jahren eine besondere Vorliebe, was leider nicht heißt, daß ich sie auch schon vollständig verstanden hätte. Ob es schon irgendwo Quantenradierer im Angebot gibt?

or-om said...

@anonymus/Gernot schrieb:
"Man wird kein Prophet, nur weil man mit dem Propheten spricht."
Man kann aber einen Propheten auf einen anderen Proheten hinweisen, der uneingelöste evolutive Perspektiven für Mathematik,Logik und Naturwissenschaft anbietet.

or-om said...

"Proheten" muss natürlich "Propheten" heißen. Sorry

Anonymous said...

@anonymous & ?

?

Anonymous said...

@quantum eraser @home
Naja, das skizzierte Experiment taugt eher als Party-Gag, da (wie auch im Artikel erwähnt) das Verhalten auch klassisch erklärt werden kann. Zudem verwendet es doch nicht ganz alltägliche Gegenstände.
Dein einen Autor, Prof. Kwiat dürfte
der Prof. Z ganz gut kennen ;-)
In diesem Sinne
Euer Gernot

Anonymous said...

@andrea - Nachtrag

Wenn du ein wenig English kannst, musst du nicht bis Juli warten. "Spektrum der Wissenschaften" ist quasi die Übersetzung von "Scientific American". Der Originalartikel:[1]
In diesem Sinne
Dein Gernot
---
[1] http://www.sciam.com/article.cfm?chanID=sa006&colID=1&articleID=DD39218F-E7F2-99DF-39D45DA3DD2602A1

Andrea said...

@Gernot
Ich hatte es schon gefunden; trotzdem danke.

Anonymous said...

Einen Quantenradierer mit einzelnen angekündigten Photonen gibt es übrigens unter www.QuantumLab.de

Aber anhand des Messergebnisses kann nicht unterschieden werden, ob es klassisches Licht oder um einzelne Photonen handelt

Peter