Mehr Sicherheit beim Datentransfer
Politik und Wirtschaft sehen sich zunehmend von Hackern bedrängt, die Daten ausspähen wollen. Von großer Bedeutung ist daher eine Errungenschaft von Physikern der Universität Würzburg: Mit ihrer Arbeit über mehr Internetsicherheit durch Lichtteilchenreduktion setzten sie sich beim Wettbewerb „Deutschland – Land der Ideen“ gegen zahlreiche Konkurrenten durch.
In jeder Sekunde werden Milliarden von Informationen durch das World Wide Web geschickt. Geraten dabei Daten in falsche Hände, kann erheblicher Schaden entstehen. Die Sicherheit des Datentransfers ist daher von großer Bedeutung. Doch wie werden Informationen überhaupt gestohlen?
Für die Informationsübertragung im Internet werden die elektrischen Computer-Signale in Lichtsignale (Photonen) umgewandelt. Diese Photonen rasen dann durch Glasfaserkabel zum Empfänger der Information, wo sie schließlich wieder in elektrische Signale umgewandelt werden. Dabei wird eine einzige Information, ein Bit, von mehreren Photonen gleichzeitig transportiert.
Genau aus diesem Grund kann ein Glasfaserkabel unbemerkt angezapft werden – der Empfänger nimmt nicht wahr, ob unterwegs ein paar Transporter verloren gegangen sind oder nicht. Verschafft sich ein Hacker an einer beliebigen Stelle zwischen Sender und Empfänger einen Zugang zum Glasfaserkabel, kann er einzelne Photonen dazu verleiten, aus der Glasfaser auszutreten und den Inhalt der transportierten Information preiszugeben.
Nanostrukturen geben einzelne Photonen ab
Dieser Datendiebstahl lässt sich zwar nicht verhindern, aber zumindest aufdecken: Der Schlüssel zum Erfolg ist eine Reduzierung der Photonen bei der Datenübertragung, so dass nur noch ein Photon pro Bit benötigt wird. Geht dieses Photon verloren, verschwindet das Bit ebenfalls und der Empfänger registriert das Fehlen der Information.
Damit das funktioniert, sind Emissionsquellen nötig, die nur ein einzelnes Photon abgeben. Genau solche Quellen haben die Würzburger Physiker in ihrem Mikrostrukturlabor am Hubland-Campus entwickelt. Es handelt sich um Nanostrukturen, die tausendfach dünner als ein menschliches Haar. Sichtbar werden sie nur mit einem hochtechnisierten Elektronenmikroskop. Die Arbeiten wurden im Rahmen des QPENS Projekts durchgeführt, das vom Bundesforschungsministerium gefördert wird.
Wie weit der Weg von diesen Strukturen bis hin zum abhörsicheren Internet noch sein wird, kann Physikprofessor Martin Kamp, Leiter des Mikrostrukturlabors, nicht sagen: „Was wir jetzt praktisch umgesetzt haben, wurde als Theorie bereits 1984 vorgestellt. Es ist unheimlich schwierig, zeitliche Prognosen abzugeben. Denn trotz aller Fortschritte treten doch immer wieder Hindernisse auf.“
Urkunde und Pokal überreicht
Der Würzburger Forschungserfolg wurde beim Wettbewerb „Deutschland – Land der Ideen“ als besonders neuartig und innovativ ausgezeichnet. Damit reihen sich die Physiker in eine Liste von mittlerweile über 2000 Preisträgern ein, die seit dem Jahr 2006 im Wettbewerb gekürt wurden. Die Auszeichnung – eine Urkunde und einen Pokal – bekamen sie am 23. Juli feierlich überreicht.
Professor Kamp sieht die Auszeichnung auch als wichtigen Beitrag zur Öffentlichkeitsarbeit: „Fast die gesamte Forschung bei uns wird über Drittmittel finanziert. Es wird daher immer wichtiger, unsere Arbeit in der Öffentlichkeit darzustellen.“
Vortrag und Führungen durch die Labors
Zur Preisverleihung veranstalteten die Physiker einen Tag der offenen Tür. Nach der Prämierung erläuterte Stephan Reitzenstein die Forschungsarbeiten in einem Vortrag, im Anschluss bot sich den Gästen bei Führungen durch die Labors die Möglichkeit, hinter die Kulissen der Nanotechnologie und Spektroskopie zu blicken.
