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THEMA: Erstes interkontinentales Quantentelefonat geglückt

Erstes interkontinentales Quantentelefonat geglückt 30 Sep 2017 03:24 #19846

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Peking/Wien – "Professor Zeilinger, can you hear us?" Dann eine gefühlte Ewigkeit des Schweigens, bis der Quantenphysiker Anton Zeilinger die Frage seiner chinesischen Kollegen beantwortete: "Yes, I can hear you." Applaus. So lauteten also die Begrüßungsworte im ersten interkontinentalen Videotelefonat, das am Freitag zwischen Wien und Peking abgehalten worden ist – unter Verwendung der Verschlüsselungsmethoden der Quantenphysik. - derstandard.at/2000065044567/Erstes-interkontinentales-Quantentelefonat-geglueckt
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WARUM ARBEITET ZEILINGER MIT DEN CHINESEN/GABEN NUR SIE "GELD"?

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Erstes interkontinentales Quantentelefonat geglückt 30 Sep 2017 09:29 #19850

Die Überschrift ist nicht korrekt, es ist eben NICHT gelungen, ein Quantentelefonat zu führen, sondern man hat lediglich ein neues Verschlüsselungssystem ausprobiert. Das ist zwar anerkennens- wie bemerkenswert, jedoch hat es so rein gar nichts mit dem Inhalt der reißerischen Überschrift zu tun.


Grüße
Udo

Das Verzichtbare ist nutzlos. J.F. Hingeklammert

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Das Verzichtbare ist nutzlos. J.F. Hingeklammert

Erstes interkontinentales Quantentelefonat geglückt 30 Sep 2017 21:21 #19873

Da ist garnix spektakuläres passiert.
Ich bin zwar anderer Ansicht als Udo, Da ist tatsächlich ein "Quantentelefonat" passiert. (in dem Sinne wie auch das Aufrufen dieser UWL Seite ein "Quantentelefonat" ist) ;)

Aber verschlüsselungstechnisch kann überhaupt nicht von "absoluter Abhörsicherheit" die Rede sein!
Wie ich das aus dem Beitrag entnehme findet der Schlüsselaustausch zwischen Bodenstation und Satelit statt und nicht, wie es für eine absolute Abhörsicherheit notwendig wäre, zwischen den beiden Endpunkten. Wer sagt denn das der Satelit mit dem man spricht auch der ist mit dem man zu sprechen glaubt? Was wenn NSA oder chin. Geheimdienst direkt am Sateliten abhören oder die Schlüsselgenerierung gar beeinflussen?

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Erstes interkontinentales Quantentelefonat geglückt 03 Okt 2017 01:09 #19970

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@udogigahertz
Wer Anton Zeilingers Arbeit der letzten Jahre grob verfolgt hat wie ich, weiß, dass ihm „Verschränkungen“ zunächst nur über wenige Meter gelangen und es bis zur Distanz Wien-Peking relativ gesehen, nicht lange dauerte. Ich las den Artikel gern und wollte ihn „sharen“ auch wenn das Telefonat (noch) nicht 100 %-ig abhörsicher war.
@merilix
Zeilinger ist seinem Ziel schon sehr nahe gekommen, vor 5 Jahren, bei den „Alice & Bob“ Experimenten vs. Eve, wurde noch viel gelacht… Ich finde keine aktuellen Texte, ich hörte Zeilinger auf YouTube.
Was ich verstand, abhörsicher bedeutet, wenn abgehört wird, bekommen es DIE ABGEHÖRTEN ZWANGSLÄUFIG MIT.

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Erstes interkontinentales Quantentelefonat geglückt 06 Okt 2017 17:15 #20129

Hallo Chalawan,

Ja natürlich geht es dabei nur darum ein abhören festzustellen. Aber dafür ist afaik eine Direktverbindung zwischen den Endpunkten der Kommunikation nötig. Im Beitrag war zu lesen das ein Satelit zwischengeschaltet war und der Schlüsselaustausch zwischen Bodenstation und Satelit erfolgte. Damit wird am Satelit ein unbemerkter MitM Angriff möglich. Die Schlüsselgenerierung selbst könnte am Satelit manipuliert werden ohne das dies feststellbar wäre.

Im Beitrag stand nichts davon das der Satelit Spiegel hätte die verschränkte Photonen wechselwirkungsfrei lediglich reflektieren könnten. Das wäre meiner Ansicht nach die einzige Möglichkeit für einen sicheren Quantenkanal.

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Erstes interkontinentales Quantentelefonat geglückt 11 Okt 2017 01:09 #20322

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Hallo Merilix!

Ich versuche noch einmal meine Sicht zu erläutern, dir aber auch einige sehr gut erklärende Videos zu empfehlen, sofern von Interesse und falls du überhaupt Zeit dafür hast.:

1. Es gibt ja – eigentlich – nichts, was nicht auszutricksen wäre, ABER.

2. Kurz, in „Stichworten“, geht es um den „Reinen Zufall“, „Superposition“, „Überlagerung“ (Schrödingers Katze bzw. Gleichung) und „Verschränkung“. Siehe auch Bells Theorem und Verschlüsselung: One Time Pad (OTP)


3. Diese Entwicklung steht erst am Anfang.

4.

Quantenphysik - abhörsicher durch Zufall
(Fast Forward Science 2016) MaxPlanckSociety

5.

Anton Zeilinger -
"Quanten Information: Die nächste Hürde"

6. Im Prinzip ist fast jeder Verschlüsselungscode zu knacken, man braucht dafür nur die entsprechende Rechenleistung. Anders sieht es mit der Quantenkryptografie aus: Nachrichten, die mit diesem Verfahren kodiert werden, können nicht entschlüsselt werden, ohne dass der Absender und Empfänger dies bemerken. (In dem Moment gibt es nichts mehr abzuhören/mitzulesen, so verstand ich es, Verschränkung/Verbindung futsch...)


7. Für die Geheimdienste dieser Welt ist diese Entwicklung ein zweischneidiges Schwert: Sie können zwar ihre eigenen Nachrichten absolut abhörsicher verschlüsseln, können aber quantenkryptografisch kodierte Nachrichten anderer ebenfalls nicht mehr mitlesen.

8. derstandard.at/2000059364211/
Durchbruch-bei-der-Quantenkommunikation

Auszug: „Das passiert nicht nur aus reiner Experimentierlust, dahinter stecken auch handfeste Interessen: Weil jede Zustandsänderung eines verschränkten Photons den Zustandswechsel beim Partner bewirkt, wird so Information (im konkreten Fall: die Polarisation der Teilchen) mit Lichtgeschwindigkeit über große Entfernungen hinweg übertragen. Das macht die Methode abhörsicher und zur Grundlage eines möglichen Quanteninternets der Zukunft, bei dem künftige Quantencomputer interagieren.

Chalawan

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Erstes interkontinentales Quantentelefonat geglückt 11 Okt 2017 20:34 #20354

Hallo Chalawan,

Ich weis schon wie Quantenkryptografie prinzipiell funktioniert.
Das Problem ist jedoch das die Quantenzustände der Photonen praktisch nicht über beliebige Entfernung übertragen werden können. Das Signal kann nicht verstärkt werden ohne eine Wechselwirkung zu machen und den verschränkten Zustand zu zerstören.
Mit dem Sateliten in der Mitte nützt dir "Superposition" bzw. "Überlagerung" nichts mehr. Die Begriffe vermitteln eine trügerische Sicherheit!
Ich behaupte: Das System wird sofort wieder angreifbar wenn die Quanteninformation nicht direkt zwischen den Endpunkten der Kommunikation ausgetauscht werden kann!

Schau dir mal dein erstes verlinktes Video ab 4:55 an und überleg wer die Rolle von Alice und Bob eigentlich hat. Das sind nämlich nicht Wien und Peking sondern Wien und Satelit bzw. Satelit und Peking. Damit wird klar wo das System angreifbar ist. ;)

Wie gesagt, einzige Möglichkeit die ich sehe wäre wenn der Satelit keine aktive Rolle spielt sondern nur ein Spiegel ist der die verschränkten Photonen lediglich reflektiert, sonst aber nichts macht.

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Erstes interkontinentales Quantentelefonat geglückt 11 Okt 2017 23:40 #20368

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Hi Merilix.

„Das Problem ist jedoch das die Quantenzustände der Photonen praktisch nicht über beliebige Entfernung übertragen werden können.“
>Stimmt. Rekorddistanz 144 km. Tendenz ↑
Zeilinger: Wir können die Computerprogramme verbessern, also die Algorithmen. Die Herausforderung besteht darin, regelmäßig die Verbindung zum Satelliten herzustellen. Es erfordert ungemeine Präzision, um die Teleskope von Satellit und Bodenstation aufeinander auszurichten. Nur dann lassen sich die Photonen für unseren Zweck von A nach B schicken. Der Satellit kreist aber in 500 Kilometern Höhe um die Erde. 90 Minuten braucht er, um sie auf einer polaren Umlaufbahn zu umrunden. Damit steht er mal über China, mal Europa, mal Amerika. Die Zeitfenster sind sehr klein, es muss blitzschnell gehen.
(Und gute Sicht ist auch noch zwingend erforderlich!)

„Das Signal kann nicht verstärkt werden ohne eine Wechselwirkung zu machen und den verschränkten Zustand zu zerstören.“
Wenn „''' ein Spion den Feind"" abhören /oder einfach nur Mails mitlesen will & den Quantenstrom anzapft und damit die Eigenschaften der Photonen verändert, FLIEGT ER SOFORT AUF, okay?
Der „Sender“ kann dann einfach die Übertragung stoppen und es mit einem neuen Schlüssel auf einer anderen Leitung versuchen. So die Theorie. Nicht unhackbar, aber...

> Der Knackpunkt jedes Codes ist natürlich der Schlüssel, mit dem er erstellt wird. Dieser muss SICHER vom Sender zum Empfänger gelangen.
„Mit dem Sateliten in der Mitte nützt dir "Superposition" bzw. "Überlagerung" nichts mehr. Die Begriffe vermitteln eine trügerische Sicherheit!“
>Der Satellit, künftig, das Satellitennetz SOLL ZUMINDEST zwischen jeweils zwei verschiedenen Orten – eine spezielle Art der Datenverschlüsselung von nie dagewesener Sicherheit ermöglichen. (Ich glaube mit One Time Pads.)
Zeilinger: Wir nutzen hier die Teilchen des Lichts, Photonen genannt. Für diese gelten Quantengesetze. Das Zentrale für die Verschlüsselung ist, zwei Teilchen miteinander zu verschränken. Das bedeutet: Sie bleiben über große Entfernungen miteinander in Verbindung, obwohl eigentlich keine direkte Verbindung zwischen ihnen besteht. Was immer man mit einem Teilchen tut, beeinflusst scheinbar augenblicklich auch den Zustand des anderen Teilchens. Messe ich also ein Photon an einem Ort und ein weiteres an einem anderen, dann geben beide eine zufällige Antwort. Die allerdings stimmt überein. Das ist der Schlüssel.


Ein GAU? Ein Lapsus? Die Entwicklung abwarten. Wäre natürlich DIE NUMMER wenn die Chinesen sich siegessicher wähnen und die Amis sich ins Fäustchen lachen und „andächtig lauschen“!
Time will tell.
Chalawan



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Erstes interkontinentales Quantentelefonat geglückt 18 Okt 2017 22:36 #20798

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Zeilinger wollte - anscheinend DOCH zunächst mit den Europäern arbeiten:

(...)
2008 hieß es noch
Quantenkryptographie via ISS

Ein Team um den österreichischen Wissenschaftler Anton Zeilinger plant den Anbau eines Kryptographie-Gerätes.


Dieses soll an der Außenwand des Columbus-Moduls montiert werden. Hier sollen verschränkte Photonen erzeugt und zu verschiedenen Punkten auf der Erde gesandt werden. Verschränkte Photonen sind "spukhaft" miteinander verbunden. Misst man eine Eigenschaft des einen Photons, so legt man diese Eigenschaft augenblicklich auch bei dem anderen Photon fest, egal wie weit es entfernt ist. Würde eine derartige Verbindung "abgehört", so ließe sich dies hundertprozentig feststellen.

Vor allem aus diesem Grund sieht man gegenwärtig den Hauptanwendungsbereich in der Kryptographie, also der Verschlüsselung geheimer Botschaften. Über die Photonenstrecke würde aber nicht die Botschaft, sondern der Schlüssel übertragen. Stellt man fest, dass die Verbindung abgehört wurde, verwendet man diesen Schlüssel einfach nicht. Hat man dagegen einen sicheren Schlüssel übertragen, dann kann man Verfahren einsetzen, welche die eigentliche Botschaft absolut sicher chiffrieren. Der bisherige Rekord für die quantenkryptografische Übermittlung eines Schlüssels liegt bei 144 Kilometern.

Im November berät die ESA-Ministerratskonferenz auch über zukünftige europäische Weltraumaktivitäten. Bis dahin will Anton Zeilinger einen Prototypen für sein Space-QUEST (Quantum Entanglement for Space Experiments, Quantenverschränkung für Weltraum-Experimente) präsentieren können, dessen Masse bei maximal 100 kg und dessen Leistungsaufnahme unter 75 W liegt.
www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/15062008093123.shtml

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Erstes interkontinentales Quantentelefonat geglückt 18 Okt 2017 22:52 #20801

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VORNEWEG: WIR REDEN VON DER VERSCHLÜSSELUNG VON GEHEIMBOTSCHAFTEN UND DÜRFEN DESWEGEN ANNEHMEN, DASS ANTON ZEILINGER "DER WELT" SEINE TECHNOLOGIE NICHT BIS INS KLEINSTE ERLÄUTERT...

Forscher im Fachmagazin "Science" berichten.

Die Verschränkung von Quanten macht das scheinbar Unmögliche möglich: das "Beamen". Weil jede Zustandsänderung eines verschränkten Photons auch den Zustandswechsel beim Partner bewirkt, lässt sich so Information instantan und über große Entfernungen hinweg übertragen.
Die maximale Reichweite solcher Quantenkommunikation PER GLASFASER lag bisher bei 100 – 200 Kilometern. Denn in der Glasfaser, aber auch in der Erdatmosphäre sorgen Störeffekte dafür, dass nur noch wenige Photonen in verschränktem Zustand am Ziel ankommen.

Die Lösung dafür: Quantensatelliten! Die von ihnen erzeugten verschränkten Photonen legen den größten Teil ihres Weges durch das Vakuum des Alls zurück – und daher weitgehend ungestört. Dadurch behalten die Photonenpaare ihre Verschränkung auch dann, wenn sie an zwei weit auseinanderliegende Bodenstationen geschickt werden – so die Theorie.

Dass eine solche orbitale Quantenkommunikation tatsächlich möglich ist, hat nun der chinesische Forschungssatellit "Micius" bewiesen. Der am 16. August 2016 in den Orbit gestartete Satellit hat verschränkte Photonen an zwei 1.203 Kilometer auseinander liegende Empfängerstationen in China geschickt.



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