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Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, Erlangen

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Laser finden sich in DVD-Spielern, als Lichtskalpell in der Medizin oder zum Schneiden von Metallen. Doch die wenigsten wissen, wie er tatsächlich funktioniert. Dabei liefert der Laser ein anschauliches Beispiel zum Zusammenwirken von Licht und Elektronen und erlaubt einen Exkurs in die Grundlagen des Bohrschen Atommodells.

Wunderlampe aus dem Quantenland - der Laser

Laser finden sich in DVD-Spielern, als Lichtskalpell in der Medizin oder zum Schneiden von Metallen. Doch die wenigsten wissen, wie er tatsächlich funktioniert. Dabei liefert der Laser ein anschauliches Beispiel zum Zusammenwirken von Licht und Elektronen und erlaubt einen Exkurs in die Grundlagen des Bohrschen Atommodells. [mehr]

Quantenkryptografie

Quantenkryptografie

Licht ist der Informationsträger der Zukunft. Schon heute werden große Datenmengen mit Licht schnell über weite Strecken übertragen. Und dank der Quantenkryptografie lässt sich Information, die mit Licht übermittelt wird, sogar so verschlüsseln, dass niemand sie unbemerkt abgreifen kann. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts optimieren die Quantenkryptografie für praktische Anwendungen. Sie beseitigen etwa mögliche Schwachstellen in aktuellen Konzepten der Verschlüsselungstechnik und entwickeln neue Verfahren, die effizienter und technisch einfacher umzusetzen sind als heutige.
Die NSA und andere Geheimdienste können unsere Kommunikation künftig womöglich nicht mehr unbemerkt abgreifen – zumindest wenn die Quantenkryptografie breite Anwendung findet. Physiker am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts schaffen die Grundlagen, um kryptografische Schlüssel auch über Satelliten abhörsicher zu verteilen.

Geheimcode im Laserblitz

Die NSA und andere Geheimdienste können unsere Kommunikation künftig womöglich nicht mehr unbemerkt abgreifen – zumindest wenn die Quantenkryptografie breite Anwendung findet. Physiker am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts schaffen die Grundlagen, um kryptografische Schlüssel auch über Satelliten abhörsicher zu verteilen. [mehr]
Funkverkehr wird jetzt auf elementarstem Niveau möglich: Wissenschaftler haben zwei Moleküle als Antennen benutzt und von einer zur anderen Signale in Form einzelner Photonen, also Lichtteilchen, übertragen. Da ein einzelnes Photon mit einem Molekül gewöhnlich kaum wechselwirkt, mussten die Physiker einige experimentelle Kniffe anwenden, damit das Empfänger-Molekül das Licht-Signal registriert.

Die kleinsten Funkstationen der Welt

Funkverkehr wird jetzt auf elementarstem Niveau möglich: Wissenschaftler haben zwei Moleküle als Antennen benutzt und von einer zur anderen Signale in Form einzelner Photonen, also Lichtteilchen, übertragen. Da ein einzelnes Photon mit einem Molekül gewöhnlich kaum wechselwirkt, mussten die Physiker einige experimentelle Kniffe anwenden, damit das Empfänger-Molekül das Licht-Signal registriert. [mehr]
Einzelne Atome kann unsere Alltagserfahrung nicht erfassen: Selbst ein Tropfen Wasser bestehen aus unzähligen davon. Doch Gerhard Rempe untersucht an einzelnen Atomen die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie auf elementarstem Niveau. Mit seinem Team schafft er so auch die Grundlagen eines Quanteninternets.

Das dressierte Atom

Einzelne Atome kann unsere Alltagserfahrung nicht erfassen: Selbst ein Tropfen Wasser bestehen aus unzähligen davon. Doch Gerhard Rempe untersucht an einzelnen Atomen die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie auf elementarstem Niveau. Mit seinem Team schafft er so auch die Grundlagen eines Quanteninternets. [mehr]
Physiker haben erstmals Quantenbits in Form einzelner Photonen kontrolliert über ein 60 Meter langes Glasfaserkabel von einem Atom zum anderen übertragen und im Atom reversibel abgespeichert. Diese Anordnung eignet sich, um Daten zwischen Quanten-Computern auszutauschen und ermöglichen Einblick in die Quantenkommunikation.

Atome im Quantendialog

Physiker haben erstmals Quantenbits in Form einzelner Photonen kontrolliert über ein 60 Meter langes Glasfaserkabel von einem Atom zum anderen übertragen und im Atom reversibel abgespeichert. Diese Anordnung eignet sich, um Daten zwischen Quanten-Computern auszutauschen und ermöglichen Einblick in die Quantenkommunikation. [mehr]
Neue Perspektiven für sicheren Datenverkehr: Lichtblitze in besonders empfindlichen Quantenzuständen lassen sich durch die Atmosphäre übertragen. Der Quantenzustand ist dabei, so nennen es die Forscher, gequetscht, während er erstmals über 1,6 Kilometer durch die Luft gesendet wird.

Gequetschte Quantenkommunikation

Neue Perspektiven für sicheren Datenverkehr: Lichtblitze in besonders empfindlichen Quantenzuständen lassen sich durch die Atmosphäre übertragen. Der Quantenzustand ist dabei, so nennen es die Forscher, gequetscht, während er erstmals über 1,6 Kilometer durch die Luft gesendet wird. [mehr]
Alle paar Kilometer müssen Lichtsignale, etwa beim Informationstransfer durch Glasfaserkabel, verstärkt werden, um weite Entfernung zu überbrücken. Dabei entsteht Rauschen. Dies ist teilweise in der quantenphysikalischen Natur der Lichtteilchen begründet. Forscher konnten nun beweisen, dass man dieses Quantenrauschen vermeiden kann.

Verstärken jenseits quantenphysikalischer Grenzen

Alle paar Kilometer müssen Lichtsignale, etwa beim Informationstransfer durch Glasfaserkabel, verstärkt werden, um weite Entfernung zu überbrücken. Dabei entsteht Rauschen. Dies ist teilweise in der quantenphysikalischen Natur der Lichtteilchen begründet. Forscher konnten nun beweisen, dass man dieses Quantenrauschen vermeiden kann. [mehr]
Aussicht auf ein Verschlüsselungs-Verfahren, bei dem jeder Lauschangriff mit Sicherheit bemerkt wird, ist ind er Quantenphysik möglich. Eine Voraussetzung für die Quantenkommunikation über große Strecken: Die Verschränkung zweier Atome lässt sich nun erkennen, ohne den Zustand zu zerstören.

Verschränkung mit Ansage

Aussicht auf ein Verschlüsselungs-Verfahren, bei dem jeder Lauschangriff mit Sicherheit bemerkt wird, ist ind er Quantenphysik möglich. Eine Voraussetzung für die Quantenkommunikation über große Strecken: Die Verschränkung zweier Atome lässt sich nun erkennen, ohne den Zustand zu zerstören. [mehr]
Die Quantenkryptografie lässt jeden heimlichen Mithörer auffliegen, der Datenleitungen anzapft. Doch Forscher haben nun nachgewiesen, dass die bereits existierenden Systeme noch eine technische Schwachstelle besitzen. Im Rahmen einer Kooperation mit dem Hersteller haben die Forscher allerdings bereits Gegenmaßnahmen entwickelt.

Quantenschlüssel mit technischen Tücken

Die Quantenkryptografie lässt jeden heimlichen Mithörer auffliegen, der Datenleitungen anzapft. Doch Forscher haben nun nachgewiesen, dass die bereits existierenden Systeme noch eine technische Schwachstelle besitzen. Im Rahmen einer Kooperation mit dem Hersteller haben die Forscher allerdings bereits Gegenmaßnahmen entwickelt. [mehr]
 
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