Der Traum von einem völlig sicheren, unhackbaren, absolut privaten digitalen Zahlungssystem könnte dank neuer Forschungen der Universität Wien bald Wirklichkeit werden.
In einem Papier veröffentlicht Am 4. Juli zeigte ein Forscherteam des Wiener Zentrums für Quantenwissenschaft und -technologie unter dem Titel „Demonstration quantendigitaler Zahlungen“ das möglicherweise erste „bedingungslos sichere“ digitale Transaktionssystem auf der Grundlage der Quantenmechanik.
Um dies zu erreichen, verschlüsselten die Forscher einen Zahlungsvorgang mit einem Paar quantenverschränkter Photonen. Durch diese Verschränkung, bei der jede Änderung des Zustands eines Photons genau im anderen Photon widergespiegelt wird, selbst wenn diese durch einen Abstand voneinander getrennt ist, konnten die Forscher sicherstellen, dass alle Versuche, die Transaktion zu modifizieren, durch die Natur der Quantenmechanik selbst vereitelt werden .
Laut der Arbeit der Forscher:
„Wir zeigen, wie Quantenlicht tägliche digitale Zahlungen sichern kann, indem es inhärent fälschungssichere Quantenkryptogramme erzeugt.“
Eine der nützlichsten Eigenschaften der Quantenverschränkung ist die Tatsache, dass wir nicht wissen können, in welchem Zustand sich ein verschränktes Objekt befindet, bis wir es messen.
Eine einfache Möglichkeit, die Quantenmechanik und Quantenmessungen zu verstehen, besteht darin, sich vorzustellen, wie man eine Münze wirft, sie dann fängt und mit der Hand bedeckt, bevor man oder jemand anderes sehen kann, auf welcher Seite sie gelandet ist. Bis Sie Ihre Hand entfernen, kann es mit gleicher Wahrscheinlichkeit Kopf oder Zahl sein. Sobald die Messung erfolgt ist, bricht die Unsicherheit zusammen und Sie haben eine Messung.
Wissenschaftler können dies ausnutzen, indem sie verschränkte Objekte wie Photonen verwenden, um Parität sicherzustellen und Informationen zu senden, die nicht geändert oder abgefangen werden können.
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Dazu erzeugten die Forscher mithilfe eines Laserverfahrens verschränkte Photonen und kodierten diese mit Transaktionsinformationen. Anschließend wurden die Photonen durch über 400 Meter Glasfaserkabel geschickt, um eine digitale Zahlungstransaktion zwischen Parteien in verschiedenen Gebäuden erfolgreich abzuschließen.
Würde ein böswilliger Akteur einen gegnerischen Angriff auf eine solche Transaktion versuchen, würde der Quantenzustand der Photonen aufgrund der Messung zusammenbrechen und das System würde ein neues Paar verschränkter Photonen mit einem neuartigen, fälschungssicheren Kryptogramm erzeugen.
Obwohl es möglich ist, dass dies einen Durchbruch in der Quantenkommunikation für digitale Zahlungen darstellt, gibt es einen kleinen Vorbehalt: Derzeit sagen die Forscher, dass es „zig Minuten“ dauert, bis eine einfache digitale Zahlung mit dieser Methode abgeschlossen ist.
Diese Einschränkung dürfte jedoch nur vorübergehender Natur sein, da die Forscher fest davon überzeugt sind, dass es sich nicht um einen harten Stopp aufgrund physikalischer Gesetze handelt, sondern nur um eine geringfügige technologische Einschränkung – eine, die durch Photonen höherer Intensität gelöst werden könnte.
„Tatsächlich wurden bereits hellere Quellen verschränkter Photonenpaare nachgewiesen, die die Übertragungszeit des Quantentokens auf unter eine Sekunde verkürzen könnten“, schreiben die Autoren.