Quanteneffekte

Wiener entwickeln selbstzerstörende Software

Black exploding computer keyboard with electric sparks.

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Software, die nur einmal benutzt werden kann und sich dann selbst zerstört, könnte IT-Sicherheit auf ein völlig neues Level heben. In einer internationalen Kooperation ist es Physikern der Universität Wien nun gelungen, solche Einweg-Programme zu realisieren.

Während die Weiterentwicklung klassischer Computer langsam aber sicher an ihre Grenzen stößt und Quantencomputer noch immer nicht der Kinderstube entwachsen sind, könnte eine Kombination der beiden Ansätze völlig neue Möglichkeiten eröffnen. Für die Entwicklung ihrer selbstzerstörenden Software haben die Forscher Photonen, die elementaren Bestandteile des Lichts, nicht wie sonst üblich zur Datenübertragung, sondern zur Verarbeitung der Daten eingesetzt.

Aufgrund quantenmechanischer Gesetzmäßigkeiten zerstört sich ein solches Programm nach einmaligem Ausführen von selbst und lässt sich auch rückwirkend nicht mehr rekonstruieren. So soll die unerwünschte Weitergabe von Daten sowie die Manipulation und der Missbrauch der Software verhindert werden, wie die Forscher im Fachjournal „Nature Communications“ berichten.

(Bild: APA/dpa/Matthias Balk)

„Mit einem rein klassischen Computer ist das nicht möglich, da die Hardware immer bestehen bleibt und die Daten lediglich überschrieben werden“, erklärt der Leiter der Forschergruppe, Philip Walther vom Vienna Center for Quantum Science and Technology an der Uni Wien. „Für Hacker ist es ein Leichtes, solche Daten oder auch das ganze Programm zu rekonstruieren“.

Stress and frustration of a businessman caused by a computer

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Klassische und quantenphysikalische Elemente kombiniert
Die Lösung liegt in einem neuen Hybrid-Ansatz, der klassische und quantenphysikalische Elemente zusammenführt, und beweist, dass die Einbindung von Quantenphänomenen das Leistungsspektrum unserer konventionellen Computer erweitern kann. Dabei werden die elementarsten Rechenoperationen, die sogenannten logischen Gatter, mithilfe quantenmechanischer Objekte realisiert, während auf den höheren Ebenen herkömmliche Siliziumtechnologie zum Einsatz kommt.

„Die Quantentechnologie, die wir verwenden, ist bereits gut erprobt und funktioniert zuverlässig“, sagt Walther. In ihren Experimenten ist es den Physikern im Labor bereits gelungen, einfache Programme umzusetzen. So kann mit dem neuen Ansatz etwa „Yao‘s Millionärsproblem“ gelöst werden, bei dem zwei Millionäre wissen wollen, wer reicher ist, ohne dabei ihr jeweiliges Vermögen preiszugeben. „Unser Programm liefert den beiden Usern die Antwort und verschwindet im selben Augenblick“, erklärt Walther. „Es bleibt nichts übrig, auf Basis dessen man die eingegebenen Daten rekonstruieren könnte.“