A3 Einleitung

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A3

Kommunikation
Einführung

Lektionen


Das Ziel der Quanteninformation ist es, durch Benutzung quantenmechanischer Effekte bestimmte Probleme zu bewältigen, die mit Methoden der klassischen Physik nicht lösbar sind. Hierbei beschäftigt man sich auf dem Gebiet der Quantenkommunikation mit Aufgaben, bei denen mehrere Teilnehmer (auch Parteien genannt) kommunizieren wollen, wobei ihnen zusätzlich zur klassischen Kommunikation auch der Austausch von Quantensystemen zur Verfügung steht.

Eine der wohl prominentesten Aufgaben hierbei ist die Quantenkryptographie. Sie verspricht abhörsichere Kommunikation mit der Verlässlichkeit eines Naturgesetzes und hat entscheidend zur Entwicklung der Quanteninformation als Forschungsfeld beigetragen. Der Grund, warum man mit Hilfe der Quantenphysik Kommunikation sicher machen kann, liegt in einem fundamentalen Prinzip der Quantenmechanik, nämlich, dass jede Messung an einem Quantenteilchen immer auch eine Störung desselben zur Folge hat. Wir fassen dies unter dem Schlagwort "Keine Messung ohne Störung" zusammen.

In dieser Lektion werden wir zunächst definieren, was wir unter den Begriffen Kommunikation und Information verstehen wollen. Dann folgt eine Übersicht über die Grundbegriffe der klassischen Kryptographie, bevor wir ein typisches Protokoll der Quantenkommunikation - das so genannte BB84-Protokoll - näher beschreiben. Danach werden wir das Prinzip von "Keine Messung ohne Störung" allgemein erläutern und einordnen und schließlich die Probleme und Herausforderungen beschreiben, die sich bei der praktischen Umsetzung des Protokolls ergeben.