Fälschungssichere Kreditkarten durch Quantenphysik

Internet, E-Commerce, Kreditkarte Bildquelle: Fosforix / Flickr
Kreditkarten und Gutscheine sollen zukünftig fälschungssicher hergestellt werden können. Dafür sollen Technologien aus der Quantenphysik sorgen, die von Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Quantenoptik, der Harvard Universität und dem California Institute of Technology entwickelt werden.
Heute stellen der Diebstahl von Kreditkarten-Daten oder das Kopieren von Magnetstreifen an Geldautomaten häufige Varianten dar, mit denen Personen letztlich das Konto leergeräumt wird. Auf der anderen Seite stellt die Natur, wie der Physiker Stephen Wiesner bereits 1983 zeigte, Mittel bereit, dieser Gefahr vorzubeugen: Nach den Regeln der Quantenphysik ist es prinzipiell nicht möglich, Quanteninformation exakt zu kopieren.

Die Schwierigkeit einer praktischen Nutzung dieses Effektes liegt dabei allerdings in der Empfindlichkeit der Träger der Quanteninformation. Während die auf eine Kreditkarte oder Banknote gedruckten Ziffern nicht so schnell zu beschädigen sind, werden ihre quantenmechanischen Gegenstücke schnell durch Rauschen, Dekohärenz oder fehlerhafte Bedienung beeinträchtigt. Die Anforderungen an die Echtheitsüberprüfung müssen daher herabgesetzt werden.

Die Forscher haben nun Prüfungsprotokolle so gestaltet, dass sie Fehler in gewissem Umfang tolerieren und gleichzeitig hohe Sicherheit gewährleisten. Dementsprechend muss auch der Beglaubigungsprozess für diese Protokolle ein gewisses Maß an Unvollkommenheit der zu prüfenden Quantenbits in Kauf nehmen. Diese Aufweichung der Anforderungen für den Echtheitsnachweis erhöht jedoch die Chance für einen Betrüger.

Die Wissenschaftler führen deswegen eine Toleranzschwelle ein, die ein bestimmtes Maß an Ungenauigkeit zulassen und dennoch höchste Sicherheit garantieren soll. Wie Fernando Pastawski, der dieses Thema im Rahmen seiner Doktorarbeit behandelte, herausfand, beinhalten zwei Arten von Protokollen eine derartige Toleranzschwelle. Bei dem ersten Protokoll muss die Quanteninformation physikalisch an den Beglaubiger zurückgegeben werden, der ihre Gültigkeit direkt bestätigt. Hiermit können allerdings nur einmalig gültige Gutscheine entwickelt werden.

Beim zweiten Ansatz muss der Besitzer die Echtheit des Gutscheins nachweisen, indem er bestimmte Testfragen beantwortet. Die Forschungsgruppe hat dafür ein Schema entwickelt, bei dem die Quanteninformation in Blocks von je zwei Quantenbits organisiert ist. Eine solche Testfrage, die selbst keine Information preisgibt, verlangt von dem Besitzer, für die Messung eines jeden Blocks eine spezifische Basis zu verwenden.

Da durch die Messung die im Quanten-Gutschein gespeicherte Information zerstört wird, ist ausgeschlossen, dass ein unehrlicher Betrüger durch die Beantwortung weiterer, komplementärer Fragen zum Zuge kommen könnte. Wie bei dem vorherigen Ansatz ist durch die Höhe der Toleranzschwelle festgelegt, wie viele richtige Antworten für den Echtheitsnachweis des Gutscheins notwendig sind. Internet, E-Commerce, Kreditkarte Internet, E-Commerce, Kreditkarte Fosforix / Flickr
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