Hannover 2003 – wissenschaftliches Programm
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Q: Quantenoptik
Q 29: Poster: Quantenkommunikation und -computer
Q 29.1: Poster
Dienstag, 25. März 2003, 16:30–18:30, Lichthof
Direkte sichere Kommunikation mit 2-Qubit-Zuständen — •Oliver Schulz1, Almut Beige2, Berthold-Georg Englert3, Christian Kurtsiefer1 und Harald Weinfurter1,3 — 1Sektion Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, München — 2Imperial College, London — 3Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching
Sichere Kommunikation mit Mitteln der Quantenmechanik wird meistens mit Quantenkryptographie in Verbindung gebracht. Hierbei verwendet man einzelne Quantensysteme (üblicherweise Photonen) zur Erzeugung eines geheimen Schlüssels bei Sender (Alice) und Empfänger (Bob).
Die Erweiterung des Hilbertraumes der Photonen (z.B. zwei Qubits pro Photon) ermöglicht aber die deterministische Übertragung von klassischer Information und gleichzeitige Überprüfung der Sicherheit des Quantenkanals. Dies erlaubt die direkte sichere Kommunikation, ohne vorher einen Schlüssel zu vereinbaren[1].
Für das Experiment verwenden wir einzelne Photonen als Träger zweier Qubits, die durch die Polarisation und die Ortsmode des Photons kodiert werden. Alle bei diesem Protokoll verwendeten 2-Qubit-Zustände des Photons lassen sich durch Drehung des Polarisationsqubits aus einem Bell-Zustand erzeugen, der durch ein asymmetrisches Mach-Zehnder-Interferometer mit polarisierenden Strahlteilern präpariert wird. Ebenso ist die Analyse der Zustände nur mit linearen optischen Komponenten möglich. So kann mit einfachen Mitteln die deterministische, sichere Übertragung von einem Bit pro Photon realisiert werden.
[1] A. Beige et al., J. Phys. A 35, L407 (2002)