Quantenphysik: Quantenkryptographie mit einzelnen Photonen

Einsatz des Experiments im Unterricht: Siehe Regelheft Physik-Leistungskurs Abitur 2026 Seite 143 Download: https://www.patrickbronner.de/physik Der Austausch von Daten erfolgt heute meist in digitaler Form. Digitale Nachrichten bestehen aus den Binärzahlen 1 und 0. Jeder Buchstabe einer Nachricht wird zunächst in Binärzahlen zerlegt, über das Internet übertragen und beim Empfänger wieder als Buchstabe angezeigt. Ein Lauscher könnte diese binäre Nachricht abfangen, lesen und zum eigentlichen Empfänger weiterleiten. Der Empfänger hat keine Kontrolle darüber, ob die Nachricht bereits gelesen oder sogar manipuliert wurde. Das Kryptographieverfahren One-Time-Pad bietet 100% Sicherheit gegen einen möglichen Spion, wenn der Schlüssel absolut zufällig, nur zwei Personen bekannt und mindestens lange wie die eigentliche Nachricht ist. Die zufällige Generierung und sichere Verteilung eines solchen Schlüssels kann mit Hilfe der Quantenphysik erreicht werden. Es gibt hierzu zwei Möglichkeiten: Mit verschränkten Photonen oder mit einzelnen Photonen (BB84-Protokoll). Im folgenden Video wird das Verfahren des BB84-Protokolls mit einzelnen Photonen zur Erzeugung eines sicheren Schlüssels vorgestellt. Mit Hilfe der zweiten Basis können nach der Erzeugung des Schlüssels Spione aufgedeckt werden. Das Video wurde für den Fernunterricht der 10. Klasse am Friedrich-Gymnasium Freiburg erstellt. Quelle des interaktiven Bildschirmexperimentes: https://www.quantumlab.nat.fau.de/ Didaktik der Physik, Universität Erlangen-Nürnberg Autor des Videos: Dr. Patrick Bronner https://www.patrickbronner.de Playlist: Experimente mit einzelnen Photonen    • Quantenphysik mit einzelnen Photonen