\tVerst\u00e4rkung des Zufalls durch Quantenmessungen\u00a0<\/p>\n
\u00abEs mag seltsam erscheinen, aber eine perfekte M\u00fcnze oder einen perfekten W\u00fcrfel herzustellen, ist praktisch unm\u00f6glich\u00bb, sagt Renner. Egal, wie symmetrisch und glatt ein W\u00fcrfel gemacht wurde, eine seiner sechs Fl\u00e4chen wird nach einem Wurf immer etwas h\u00e4ufiger nach oben zeigen. \u00abSelbst moderne Zufallsgeneratoren, die auf quantenmechanischen Effekten wie der Reflektion von Photonen an Strahlteilern beruhen, sind vor einem solchen systematischen Fehler oder \u201abias\u2018 nicht ganz gefeit\u00bb, erg\u00e4nzt Wallraff. Doch nun haben Wallraff, Renner und ihre Teams einen Weg gefunden, aus nicht-perfektem Zufall doch noch perfekte Zufallszahlen zu erzeugen. Ihre Methode nennen sie Zufallsverst\u00e4rkung.\u00a0<\/p>\n
\u00abDies wurde m\u00f6glich durch einen verbesserten sogenannten Bell-Test mit gleichzeitig hoher Qualit\u00e4t und hoher Datenrate\u00bb, sagt Wallraff. Er und seine Mitarbeitenden nutzen daf\u00fcr einen komplexen Aufbau aus zwei supraleitenden Chips, die sie auf extrem niedrige Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt abk\u00fchlen. Jeder Chip stellt ein Quanten-Bit oder Qubit dar, das die Zust\u00e4nde \u00ab0\u00bb und \u00ab1\u00bb oder aber eine beliebige \u00dcberlagerung dieser Zust\u00e4nde einnehmen kann. Durch ein ebenfalls gek\u00fchltes, 30 Meter langes Rohr, sind die beiden Chips miteinander verbunden. Mikrowellen-Photonen k\u00f6nnen zwischen ihnen hin und her fliegen und so quantenmechanische Verschr\u00e4nkung erzeugen. Dies bedeutet, dass eine Quantenmessung an einem Qubit, die zuf\u00e4llig die Werte \u00ab0\u00bb oder \u00ab1\u00bb ergibt, automatisch auf Distanz beeinflusst, ob am zweiten Qubit \u00ab0\u00bb oder \u00ab1\u00bb gemessen wird. Durch die Entfernung von 30 Metern wird sichergestellt, dass w\u00e4hrend der Messung selbst mit Lichtgeschwindigkeit keine Information zwischen den Qubits ausgetauscht werden kann. Dies w\u00fcrde die perfekte Zuf\u00e4lligkeit st\u00f6ren.\u00a0\u00a0<\/p>\n
Zuf\u00e4llig f\u00fcr alle Ewigkeit\u00a0<\/p>\n
Wallraff und sein Team machten nun die Wahl der genauen Art der Messung (oder \u00abMessbasis\u00bb im Fachjargon) an beiden Qubits von einem nicht-perfekten Zufallsgenerator abh\u00e4ngig. Renners Mitarbeitende konnten dann mittels eines speziellen Algorithmus die Zuf\u00e4lligkeit der Messergebnisse weiter verst\u00e4rken.\u00a0\u00a0<\/p>\n
\u00abDie daraus erzeugte Abfolge von Nullen und Einsen ist jetzt wirklich perfekt zuf\u00e4llig, und das k\u00f6nnen wir sogar zertifizieren\u00bb, sagt Renner. Er vergleicht dieses Ergebnis mit dem \u00dcberschreiten eines Grats: \u00abDurch die technischen Verbesserungen k\u00f6nnen wir erstmals Zufallszahlen herstellen, die f\u00fcr alle Ewigkeit perfekt zuf\u00e4llig bleiben \u2013 egal, welche Analysemethoden man auf sie anwendet, um die Zuf\u00e4lligkeit zu beurteilen\u00bb.\u00a0\u00a0<\/p>\n
Eine Atomuhr f\u00fcr den Zufall\u00a0<\/p>\n
Langfristig k\u00f6nnte diese Arbeit eine \u00e4hnliche Rolle f\u00fcr digitale Sicherheit spielen wie Atomuhren f\u00fcr die Zeitmessung: eine physikalisch zertifizierte Quelle von Zufall, auf die sich andere Systeme verlassen k\u00f6nnen. Anwendungen k\u00f6nnten etwa von der Verschl\u00fcsselung sensibler Kommunikation \u00fcber digitale Identit\u00e4ten bis zu \u00f6ffentlichen Zufallsdiensten f\u00fcr Lotterien und Blockchain-Anwendungen reichen.\u00a0<\/p>\n
Entscheidend k\u00f6nnten solche Verfahren auch f\u00fcr quantensichere Kommunikationssysteme werden. Denn selbst die st\u00e4rksten kryptografischen Verfahren sind nur so sicher wie die Zufallszahlen, auf denen sie beruhen: Je besser der Zufall, desto robuster die Verschl\u00fcsselung \u2013 ist er schwach, wird das gesamte System angreifbar.\u00a0<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Verst\u00e4rkung des Zufalls durch Quantenmessungen\u00a0 \u00abEs mag seltsam erscheinen, aber eine perfekte M\u00fcnze oder einen perfekten W\u00fcrfel herzustellen,…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":142278,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":"","_share_on_mastodon":"0"},"categories":[25],"tags":[7989,1429,34752,45,104],"class_list":["post-142277","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","category-zuerich","tag-d-phys","tag-medienmitteilung","tag-quantenwissenschaften","tag-schweiz","tag-zuerich"],"share_on_mastodon":{"url":"https:\/\/pubeurope.com\/@ch_de\/116649365139028580","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/142277","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=142277"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/142277\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/142278"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=142277"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=142277"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=142277"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}