Quantenverschlüsselung mit Drohnen

Chinesische Wissenschaftler nutzen unbemannte Fluggeräte, um nichtabhörbare Verbindungen zu schaffen.

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(Bild: GoPro)

Von
  • Ben Schwan

Unknackbare Verbindungen, egal ob zur Übertragung von Text, Fotos, Videos oder Tondateien: Davon träumen Informatiker schon seit langem. Mithilfe der Quantenkryptografie sollen Daten künftig komplett geschützt über das Netz versendet werden. Allerdings waren dafür bislang direkte Glasfaserleitungen notwendig, die nicht überall von Punkt A nach Punkt B vorhanden sind. Das macht die Technik unflexibel, insbesondere im mobilen Bereich.

Die Drohnenverbindung.

(Bild: Nanjing University)

Ein Forscherteam vom National Laboratory of Solid State Microstructures und dem Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures an der Universität Nanjing im Osten Chinas hat nun demonstriert, dass die dafür notwendige Technik grundsätzlich auch in kleine Drohnen passt. Dabei nutzte die Gruppe um Hua-Ying Liu, Xiao-Hui Tian und Changsheng Gu spezielle Lasertechnik. Die von dem Fluggerät zu tragende Hardware wog weniger als vier Kilogramm, passt also auch in Prosumer-Geräte hinein.

Um ihr Verfahren zu zeigen, etablierten die Forscher mit ihren im Handel erworbenen Drohnen zwischen zwei Bodenstationen über 40 Minuten eine Quantenverbindung. Den Austausch der Quantenschlüssel realisierten die Forscher ähnlich wie beim chinesischen Micius-Satelliten mithilfe verschränkter Photonen.

Für einen ganzen Quantenrechner reicht es auf Fluggeräten noch nicht.

(Bild: D-Wave Systems)

Dabei übermittelten sie 2,4 Millionen verschränkte Quanten pro Sekunde. Die Basisstationen lagen im Versuch zwar nur rund 200 Meter voneinander entfernt – ein genügend langes Glasfaserkabel hätte also ausgereicht. Doch die Drohnen waren bei Windgeschwindigkeiten von bis zu 18 Kilometer pro Stunde unterwegs, auch schlechtes Wetter störte sie nicht. Damit könnte die Methode durchaus praxistauglich sein.

Um die Photonen zum Empfänger zu lenken, verwendeten die Forscher einen Hilfslaser und einen beweglichen Spiegel, der von einer Steuerelektronik ausgerichtet wurde. Das System ist ihren Berechnungen zufolge für Verbindungslängen von bis zu 300 Kilometern geeignet, wenn die Drohnen nur hoch genug fliegen. Sie bezeichnen ihr System explizit als "allwettertauglich". Denkbar wäre etwa eine Verwendung in militärischen Szenarien, auch wenn dies von den Forschern in ihrer Studie unerwähnt bleibt. Problematisch ist allein, dass die Drohnen ausreichend Energie benötigen, um im Himmel zu bleiben – beim Austausch kürzerer Botschaften sollte dies allerdings keine Schwierigkeit darstellen.

Gopros erste Flugdrohne heißt Karma.

(Bild: GoPro)

Mehr Infos

Die Idee, die kompakten Fluggeräte zu verwenden, hatten die University-of-Nanjing-Forscher, weil sie zuvor Quanten-Satelliten-Übertragungen beobachtet hatten. Hier sei es zwar möglich, Photonenverluste über längere Distanzen auszugreifen, doch eine Echtzeit-"All Location"-Abdeckung mit mehreren Knoten sei schwierig. "Die Diversität moderner Drohnen könnte dies komplementieren", so die Wissenschaftler. Sie denken neben Kompaktgeräten auch an den Einsatz von Großdrohnen, die in Flugzeughöhen aufsteigen können. Sinnvoll sei ein integriertes Netzwerk aus Glasfaserverbindungen, Satelliten und unbemannten Fluggeräten.

(bsc)