DE10117272A1 - Vorrichtung und Verfahren für die Quantenkryptographie - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Quantenkryptographiesystem zur sicheren Schlüsselerzeugung, insbesondere mit Signalquellen und Analysekanälen. Die Signalquellen sind derart räumlich getrennt angeordnet, daß Wellenfronten der von ihnen emittierten Lichtsignale teilweise am Eingang des Quantenkanals überlappen. Die Analysekanäle sind so angeordnet, daß die Wellenfront der aus dem Quantenkanal kommenden Lichtsignale räumlich geteilt wird und mindestens zwei der Teile in einem quantenmechanischen Zustand analysiert werden.

Description

Quantenkryptographie ermöglicht quantifizierbar sichere Kommunikation. Durch die Übermittlung von Quantenteilchen, insbesondere von Photonen, kann ein zufälliger, sicherer Schlüssel erzeugt werden. Dieser Schlüssel kann im weiteren zur Chiffrierung entsprechend bekannter Verfahren (z. B. one-time-pad, DES) verwendet werden. Allfällige Abhörversuche verändern die Quantenteilchen derart, dass Fehler im erzeugten Schlüssel die Attacke erkennbar machen. Dies steht in deutlichem Gegensatz zu herkömmlichen Methoden, bei denen die Sicherheit der Übertragung zum Beispiel auf Vertrauen gegenüber Kurieren oder auf (unbewiesenen) Annahmen über die technologischen Fähigkeiten des Abhörers beruhen.

Quantenkryptographie wurde erstmals 1984 theoretisch vorgeschlagen und 1991 experimentell realisiert. Eine Reihe von theoretischen und experimentellen Veröffentlichungen und Patenten führte zu einer schnellen Entwicklung des Gebiets. Heute konzentriert sich die Forschung zur Quantenkryptographie vor allem auf die technische Implementierung erster Prototypen. Großes Augenmerk wird hierbei auf die Miniaturisierung der verwendeten Systeme sowie auf eine große Stabilität und Wirtschaftlichkeit von Sender- und Empfängeroptik gelegt.

Eine gute Dokumentation findet sich auch im Artikel "Quantenkryptographie" von U. Gebranzig, W. Süßmuth, Jahrbuch des deutschen Patentamts 1999.

Der für die vorliegende Entwicklung relevante Stand der Technik ist z. B. dokumentiert durch:
[1] EP 0 722 640 B1 Cryptographic Receiver, J. G. Rarity, P. R. Tapster
[2] US 5,732,139 Quantum cryptographic system with reduced data loss, H-K. Lo, H. F. Chau
[3] Towards practical quantum cryptography, S. Chiangga, P. Zarda, T. Jennewein, H. Weinfurter, Appl. Phys. B. 69, 389 (1999).
[4] Daylight Quantum Key Distribution over 1.6 km, W. T. Buttler, R. J. Hughes, S. K. Lamoreaux, G. L. Morgan, J. E. Nordholt, C. G. Peterson, Phys. Rev. Lett. 84, 5652 (2000).
[5] Long distance entanglement based quantum key distribution, G. Ribordy, J. Brendel, J.-D. Gautier, N. Gisin, H. Zbinden, preprint

Diese Arbeiten unterscheiden sich von den anderen Experimenten zur Quantenkryptographie vor allem dadurch, daß die Kodierung und Dekodierung der Quantenzustände ohne aktive Stellvorrichtungen, wie z. B. Polarisations- oder Phasenmodulator, durchgeführt wird. Durch Verwendung mehrerer unterschiedlicher Signalquellen (Lichtquellen, Laserdioden) in der Sendeeinheit (siehe [3, 4]), sowie durch die Verwendung mehrer unterschiedlicher Analysatoren mit Einzelphotondetektoren in der Empfangseinheit (siehe [3, 4, 5]) kommt es zu einer Reduzierung des technischen Aufwands.

Dabei werden die Signalquellen derart kontrolliert, daß zu einem Zeitpunkt nur eine der Quellen ein einzelnes Photon oder einen abgeschwächten Lichtpuls am Ausgang der Sendeeinheit erzeugt. Beim Empfänger wird, entsprechend dem Patent EP 0 722 640 B1, das ankommende Photon durch einen Strahlteiler zufällig auf die unterschiedlichen Analysatoren verteilt und von einem der Detektoren registriert, woraus sich das für die Schlüsselerzeugung relevante Signal ergibt.

Beim Aufbau dieses Systems traten durch die Verwendung der Strahlteiler technische Probleme auf. Die kommerziellen, optischen Komponenten verursachen durch Doppelbrechung eine signifikante Verschlechterung des Signal/Rauschverhältnisses der Quantenkryptographievorrichtungen. Dies muß durch zusätzliche Quarzplatten korrigiert werden. Außerdem erschwert der Strahlteiler vor allem bei der Sendeeinheit die Justage und verringert durch die hinzukommenden Komponenten die Stabilität.

Aus US 5307410 und US 5732139 [2] sind Verfahren zur sicheren Schlüsselverteilung nach dem Prinzip der Quantenkryptograhie bekannt. Basierend auf den Erkenntnissen der Quantenphysik kann die Sicherheit des Schlüssels gegenüber Lauschangriffen überprüft werden. Der generierte kryptographische Schlüssel hat wegen seiner hohen Sicherheit große Bedeutung für die Übermittlung von Nachrichten aller Art.

Aus [Townsend; Rarity-Ekert; Franson; Dultz] sind Vorrichtungen bekannt, die sich für die Durchführung der Schlüsselverteilung nach dem Prinzip der Quantenkryptographie eignen. Insbesondere sind dort Sende- und Empfangsvorrichtungen beschrieben, die schnelle Schalter zur Veränderung quantenmechanischer Zustände der von einer Signalquelle emittierten und von einem Analysekanal detektierten Lichtsignale aufweisen. Nachteilig hierbei ist der hohe Preis und große technische Aufwand, der zur schnellen Betätigung der Schalter notwendig ist.

Durch [Rarity-Tapster; Paper] sind Vorrichtungen bekannt, die durch Verwendung von 2 oder mehr Signalquellen, bzw. von 2 oder mehr Analysekanälen keine Schalter benötigen. Dabei werden die von den Signalquellen emittierten Lichtsignale in der Sendevorrichtung mittels optischer Komponenten, insbesondere halbdurchlässige Spiegel, überlagert, bzw. es werden in der Empfangsvorrichtung die Lichtsignale mittels eines halbdurchlässigen Spiegel aufgeteilt. Bei der technischen Realisierung stellt sich als besonders nachteilig heraus, dass dazu die Richtung der Signalquellen genau eingestellt werden muß und dass notwendige Komponenten, insbesondere die halbdurchlässigen Spiegel, den quantenmechanischen Zustand auf unerwünschte Weise verändert. Zur Korrektur müssen weitere optische Komponenten eingebracht werden und genau justiert werden. Die große Zahl optischer Komponenten und der hohe Justieraufwand bedingen größeren Platzbedarf, ein nicht optimales Signal/Rauschverhältnis und schlechte Stabilität dieser Systeme. Als nachteilig erweist sich auch, dass insbesondere für die Verwendung neuerer, effizienterer Verfahren (US 5732139) eine Variation des Teilungsverhältnisses nur durch Auswechseln und Neujustieren von optischen Komponenten erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren für die Quantenkryptographie bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung gelöst.

Dieser Erfindung hat den Vorteil, bestehende Vorrichtungen vor allem in Bezug auf Zahl und Art der optischen Komponenten zu vereinfachen und eine weitere Miniaturisierung unter Berücksichtigung von Stabilität und Wirtschaftlichkeit zu ermöglichen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur sicheren Verteilung kryptographischer Schlüssel nach der Methode der Quantenkryptographie. In der Quantenkryptographie wird zwischen zwei oder mehr Teilnehmern durch Übermittlung informationstragender Lichtsignale über den Quantenkanal, durch Messung dieser Signale und durch Austausch von Information über die Messungen über einen klassischen Kommunikationskanal ein kryptographischer Schlüssel generiert. Eventuelle Lauschangriffe bei der Übertragung der Lichtsignale können, entsprechend von Erkenntnissen der Quantentheorie nachgewiesen werden.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Zahl der optischen Komonenten zu reduzieren und dadurch sowohl eine deutliche Miniaturisierung zu erreichen, die Flexibilität zu steigern, sowie das Signal/Rauschverhältnis und die Stabilität des Systems zu verbessern.

Erfindungsgemäß sind die Signalquellen derart räumlich angeordnet, dass Wellenfronten der von ihnen emittierten Lichtsignale teilweise am Eingang des Quantenkanals überlappen, und/oder die Analysekanäle derart räumlich angeordnet sind, dass die Wellenfront der aus dem Quantenkanal kommenden Lichtsignale räumlich geteilt wird und mindestens 2 der Teile in einem quantenmechanischen Zustand analysiert werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden Spiegel oder andere, die Wellenfront verändernde Komponenten verwendet. Dadurch kann die Größe der Sende- bzw. Empfangsoptik deutlich verringert werden, ohne daß die quantenmechanischen Zustände der Lichtsignale gestört werden. Als die Wellenfront verändernde Komponenten können Spiegel, Prismen, Glasplatten, Linsen und/oder diffraktive Elemente verwendet werden.

Durch Verschieben der geometrischen Anordnung eines Spiegels bzw. der Analysekanäle innerhalb des Lichtkegels in der Empfangseinheit kann das Aufteilungsverhältnis auf die verschiedenen Analysekanäle eingestellt werden und für den speziellen Verwendungsfall optimiert werden.

Die Zufälligkeit der Aufteilung auf mehrere Analysekanäle ist durch die räumliche Teilung des Lichtkegels gewährleistet. Entsprechend der Quantenmechanik ist die Detektion eines Einzelphotonlichtsignals zufällig und unbestimmt in den verschiedenen Teilen eines Lichtkegels.

Vorzugswürdig der Erfindung ist, dass die räumliche Überlagerung bzw. Aufteilung der Lichtkegel flexibel für mehrere Arten von quantenmechanischen Zuständen eingesetzt werden kann. Insbesondere kann der quantenmechanische Zustand in einer erfindungsgemässen Ausführung durch die Eigenschaft der Polarisation der Lichtsignale realisiert werden, bzw. alternativ durch eine Phasendifferenz zeitlich versetzter Komponenten des Lichtsignals, oder durch eine Phasendifferenz von Frequenzkomponenten des Lichtsignals.

Eine vorteilhafte Variante der Erfindung führt Analysekanäle derart aus, dass optische Komponenten gemeinsam für mehrere Kanäle verwendet werden, ohne die volle Funktionalität zu verlieren. Dies verringert die Komplexität, den Preis und auch die Größe der Empfangsoptik.

Die vorliegende Erfindung wird durch geometrischen Überlapp der von den Signalquellen erzeugten Lichtstrahlen am Ausgang, sowie durch geometrische Aufteilung der Lichtstrahlen beim Empfänger ausgebildet. Die für die Quantenkryptographie notwendige Zufälligkeit beim Empfänger wird, im Gegensatz zu bekannten Arbeiten, nicht durch die Zufälligkeit der Detektion in den Ausgängen eines Strahlteilers gewährleistet, sondern durch die Zufälligkeit der Detektion in geometrisch unterschiedlichen Teilen des Lichtstrahls.

• - Die vorliegende Erfindung hat einen kryptographischen Sender mit mindestens 2 Signalquellen, bei dem mindestens 2 der vorhandenen Signalquellen nichtorthogonal im Sinne einer quantenmechanischen Präparation eingestellt sind, und der dadurch gekennzeichnet ist, daß das von den Signalquellen kommende Licht räumlich am Ausgang des Senders überlappt und in den Quantenkanal austritt.
  Der räumliche Überlapp kann entweder alleine durch die Strahldivergenz der Signalquellen oder unter Zuhilfenahme von Spiegeln, Linsen, Prismen, oder refraktiven Elementen erreicht werden.
• - Die vorliegende Erfindung weist außerdem eine kryptographische Empfangseinheit auf mit mindestens zwei Meßvorrichtungen quantenmechanischer Eigenschaften, wobei mindestens 2 der Meßvorrichtungen nichtorthogonal im Sinne einer quantenmechanischen Messung orientiert sind, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß der vom Quantenkanal kommende Lichtstrahl geometrisch zwischen den Meßvorrichtungen aufgeteilt wird. Erreicht wird dies entweder durch die geometrische Anordnung der Meßvorrichtungen innerhalb des Lichtstrahls, bzw. durch Einbringen von Spiegeln, Linsen Prismen und refraktiven Elementen in den Lichtstrahl.
  Das Aufteilungsverhältnis auf die verschiedenen Meßvorrichtungen kann durch Änderung der Position der Meßvorrichtungen oder der eingebrachten Komponenten (Spiegel, Linse, Prisma, Glasplatte, refraktives Element) verändert werden.
  Entsprechend der Quantenmechanik ist es unbestimmt und zufällig, in welchem Teil des Lichtstrahls, d. h. in welcher der Meßvorrichtungen ein einzelnes, vom Quantenkanal kommendes Photon detektiert wird.
• - Ein Quantenkryptographiesystem kann entweder einen oben erwähnten Sender oder einen oben erwähnten Empfänger oder beide Einheiten verwenden.
• - Der Sender kann außerdem mit zusätzlichen Signalquellen ausgestattet werden, die derart beschaffen sind, daß sie Licht in den Ausgang emittieren, das zur Justage, Synchronisation oder Nachrichtenübermittlung innerhalb des Quantenkryptographiesystems verwendet werden kann.
• - Die Signalquellen sind Lichtquellen, dadurch gekennzeichnet, daß das von ihnen emittierte und in den Quantenkanal ausgekoppelte Licht entweder (a) eine wohldefinierte Polarisationsorientierung besitzt, oder (b) zu unterschiedlichen Zeitpunkten eine bestimmte relative Phasenlage besitzt, oder (c) für unterschiedliche Frequenzen eine relative Phasenlage besitzt. Erreicht wird dies durch Polarisatoren und/oder Phasenelementen, die in den Lichtstrahl eingebracht werden.
• - Licht, das von den unterschiedlichen Signalquellen in den Quantenkanal gekoppelt wird, unterscheidet sich dort nicht im transversalen Strahlprofil.
• - Meßvorrichtungen registrieren Licht, wobei (a) die Polarisation des Lichts eine bestimmte Orientierung hat, (b) das zu unterschiedlichen Zeitpunkten kommende Licht eine bestimmte relative Phasenlage besitzt, (c) das mit unterschiedlichen Frequenzen kommende Licht eine bestimmte relative Phasenlage hat.
• - Der Empfänger kann mit weiteren Messvorrichtungen ausgestattet sein, zum Zweck von Synchronisation, Justage, Sicherheitsüberprüfungen und Nachrichtenübermittlungen innerhalb des Quantenkryptographiesystems.

Die Figuren zeigen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. Es stellen dar:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines Senders,

Fig. 2 eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Senders,

Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform eines Empfängers und

Fig. 4 eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Empfängers.

Ausführungsbeispiel Sender

Zur Vereinfachung bestehender Systeme zur Quantenkryptographie wird das Licht mehrer Signalquellen überlagert (Fig. 1). Entsprechend bekannter Systeme zur Quantenkryptographie wird von einer externen Quelle (Zufallsgenerator, Computer) durch eine Zahl bestimmt, welche von mehreren Signalquellen (11-14) einen kurzen Lichtpuls emittiert. Die in der vorliegenden Ausführung verwendeten Signalquellen sind Laserdioden, die Licht einer wohldefinierten linearen Polarisation (Polarisationsgrad < 97%) emittieren. Die Laserdioden sind derart orientiert, daß die Polarisation des von ihnen emittierten Lichts jeweils um 45° zur vorhergehenden Laserdiode verdreht ist. Das heißt, entsprechend der von außen gegebenen Zahl wird entweder ein Lichtpuls mit einer Polarisationsrichtung von 0° (vertikale Polarisationsrichtung) (11), 45° (12), 90° (horizontal) (13), oder 135° (14) emittiert. Die Laserdioden sind derart im Halbkreis angeordnet, daß ähnliche Anteile des emittierten Lichts auf Grund der Strahldivergenz am Ausgang überlappen (siehe angedeutete Lichtkegel in Vorderansicht). Zur Verminderung der Baulänge bzw. zur Anpassung der Strahldivergenz kann eine Konkavlinse (Konvexspiegel) in den Strahlengang eingebracht werden. Das Licht wird am Ausgang in eine Monomoden-Glasfaser (15) (Quantenkanal) eingekoppelt.

Eine alternative Ausführung (Fig. 2) koppelt das von unterschiedlich orientierten Laserdioden (21-24) emittierte Licht (eventuell über eine Linse oder über Spiegel) in eine Blende (25), die zur Raumfilterung dient. Das hier austretende Licht kann über weitere Linsen (26) (und evtl. Blenden, Teleskopanordnung) für eine optische Richtfunkstrecke als Quantenkanal aufbereitet werden.

Bei beiden Ausführungen können im Zentrum der 4 Laserdioden, wenn gewünscht, weitere Laserdioden angebracht werden, deren emittiertes Licht für die Synchronisation und Justage verwendet werden kann.

Empfänger

Beim Empfänger in Fig. 3 kommt Licht aus der Monomode-Glasfaser (Quantenkanal) (31) vom Sender und wird durch eine Linse (32) kollimiert, bzw. auf die Detektoren fokussiert. In den so aufgeweiteten Lichtstrahl wird ein Spiegel (33) teilweise eingebracht, der dadurch einen entsprechenden Teil des Lichts zu einer Analyseeinheit reflektiert. Der andere Teil des Lichtstrahls durchläuft eine Wellenplatte (34) und trifft anschließend auf eine weitere Analyseeinheit. Die Wellenplatte ist derart orientiert, daß unter 45° (-45°) linear polarisiertes Licht in vertikal (horizontal) polarisiertes Licht transformiert wird. Beide Analyseeinheiten bestehen aus einem polarisierenden Strahlteiler (35, 36) und 2 Einzelphotondetektoren (37-­ 40). Der polarisierende Strahlteiler reflektiert vertikal polarisiertes Licht und transmittiert horizontal polarisiertes Licht. Das Signal der Einzelphotondetektoren kennzeichnet die detektierte Polarisation: 0° (37), 45° (39), 90° (38), 135° (40). Es wird durch geeignete Elektronik für eine Signalverarbeitung entsprechend bekannter Quantenkryptographieprotokolle aufbereitet.

Bei einer alternativen Ausführung (Fig. 4) kommt das Licht durch ein Raumfilter bestehend aus Linsen (41) und Blenden (42). Das durch die letzte Blende austretende Licht wird durch eine Linse (43) auf die Detektoren fokussiert. Eine planparallele Glasplatte (44) wird in den rechten Teil des Lichtstrahls eingebracht. Sie ist derart gekippt, daß das durchgehende Licht horizontal nach rechts verschoben wird. In den linken Teilstrahl wird eine Wellenplatte (45) eingebracht. Sie ist derart orientiert, daß unter 45° (-45°) linear polarisiertes Licht in vertikal (horizontal) polarisiertes Licht transformiert wird. Beide Teilstrahlen treten in einen polarisierenden Strahlteiler (46), der horizontal polarisiertes Licht transmittiert und vertikal polarisiertes Licht reflektiert. In dieser Anordnung verwenden beide Meßkanäle den gleichen polarisierenden Strahlteiler. Das transmittierte, bzw. reflektierte Licht wird von 4 Einzel­ photondetektoren (47-50) registriert. Diese Detektoren sind derart paarweise im transmittierten Strahl und im reflektierten Strahl hinter einem Spiegel (51) angeordnet, daß jeweils der linke Detektor Licht detektiert, das zuvor die Wellenplatte durchlief, und der rechte Detektor Licht detektiert, das zuvor die planparallele Platte durchlief. Das Signal der Einzelphotondetektoren kennzeichnet auch hier die detektierte Polarisation und wird durch geeignete Elektronik für eine Signalverarbeitung entsprechend bekannter Quanten­ kryptographieprotokolle aufbereitet.

Das Neue dieser Erfindung ist in der Verwendung der Wellenfrontüberlagerung (beim Sender) bzw. in der Verwendung der Wellenfrontteilung (beim Empfänger) zu sehen. Gegenüber herkömmlichen Realisierung, die auf dem Prinzip der Überlagerung bzw. Aufteilung durch Strahlteiler basieren (Amplitudenüberlagerung, bzw. -teilung), vereinfacht sich der Aufbau und es können Komponenten mit störenden Nebeneffekten vermieden werden. Dadurch ergibt sich eine Verbesserung des Signal-Rauschverhaltens und der Stabilität, sowie eine Reduzierung des Justage- und Wartungsaufwands. Eine Miniaturisierung des Aufbaus wird wesentlich erleichtert. Durch die einstellbare Aufteilung beim Empfänger können wahlweise andere Protokolle der Quantenkryptographie [2] verwendet werden, ohne vorhandene Komponenten auszutauschen.

Anwendungsbereiche und Entwickler

Quantenkryptographie ist die einzige Methode zur Schlüsselverteilung, die quantifizierbare Sicherheit gewährleistet. Diese Sicherheit ist nicht bei Verwendung herkömmlicher Softwareverfahren gegeben, und obwohl zusätzliche Geräte notwendig sind, ergibt sich auch ein deutlicher Vorteil gegenüber der Schlüsselübermittlung durch Kuriere.

Durch die Entwicklung vielseitiger Informationstechnologien steigt sowohl die Zahl, als auch der Wert der übertragenen Nachrichten rasant an, so dass sichere Kommunikation eine immer größere Bedeutung für unsere Gesellschaft erlangt. Von wirtschaftlichen Interesse ist dieses Verfahren für sicherheitskritische Anwendungen vor allem im Finanzbereich für Banken und Versicherungen.

Claims (16)

1. Quantenkryptographiesystem zur sicheren Schlüsselerzeugung, das aufweist:
einen oder mehrere Sender, bestehend aus einer Sendeelektronik und einer Sendeoptik,
einen oder mehrere Empfänger, bestehen aus einer Empfangselektronik und einer Empfangsoptik,
einen Quantenkanal, der den/die Sender mit dem/den Empfänger verbindet und zur Übertragung von Lichtsignalen dient,
mindestens 2 Signalquellen in der Sendeoptik, die Lichtsignale in unterscheidbaren, auch nichtorthogonalen, quantenmechanischen Zuständen emittieren,
die Sendeelektronik, die zu einem Zeitpunkt nur eine der Signalquellen aktiviert,
mindestens 2 Analysekanäle in der Empfangsoptik, die unterscheidbare quantenmechanische Zustände analysieren und die Zustände identifizierende, unterscheidbare Signale an die Empfangselektronik weiterleiten,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalquellen derart räumlich angeordnet sind, dass Wellenfronten der von ihnen emittierten Lichtsignale teilweise am Eingang des Quantenkanals überlappen, und/oder
die Analysekanäle derart räumlich angeordnet sind, dass die Wellenfront der aus dem Quantenkanal kommenden Lichtsignale räumlich geteilt wird und mindestens 2 der Teile in einem quantenmechanischen Zustand analysiert werden.

2. Quantenkryptographiesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenfront verändernde Komponenten, wie Spiegel, Prismen, Glasplatten, Linsen und/oder diffraktive Elemente, den Überlapp und/oder die Teilung der Wellenfronten verursachen.

3. Quantenkryptographiesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Laserdioden als Signalquellen eingesetzt werden.

4. Quantenkryptographiesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Quellen einzelner Photonen als Signalquellen eingesetzt werden.

5. Quantenkryptographiesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein quantenmechanischer Zustand durch die Polarisation der Lichtsignale gegeben ist.

6. Quantenkryptographiesystem nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass räumlich orientierte Signalquellen und/oder Polarisatoren die Polarisation der Lichtsignale in der Sendeoptik einstellen.

7. Quantenkryptographiesystem nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass Polarisationsrotatoren die Polarisation der Lichtsignale verändern.

8. Quantenkryptographiesystem nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass räumlich orientierte Polarisatoren und/oder Detektoren in der Empfangsoptik die Polarisation der Lichtsignale analysieren.

9. Quantenkryptographiesystem nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekanal einen Einzelphotondetektor und/oder einen Polarisationrotator und/oder einen orientierten Polarisator aufweist, wobei unterschiedliche Analysekanäle Polarisationsrotatoren und/oder Polarisatoren gemeinsam verwenden können.

10. Quantenkryptographiesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein quantenmechanischer Zustand durch die Phasendifferenz zwischen 2 oder mehr zeitlich versetzter Komponenten eines Lichtsignals gegeben ist.

11. Quantenkryptographiesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein nicht abgestimmtes Interferometer in der Sendeoptik die zeitlich versetzten Komponenten eines Lichtsignals erzeugt und ein nichtabgestimmtes Interferometer in der Empfangsoptik die ankommenden Lichtsignale verarbeitet.

12. Quantenkryptographiesystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht abgestimmte Interferometer einen polarisierenden Strahlteiler aufweist (, wodurch eine von den Signalquellen, Polarisatoren und/oder Polarisationsrotatoren eingestellte Polarisation in einer Phasendifferenz der zeitlich versetzten Komponenten eines Lichtsignals resultiert).

13. Quantenkryptographiesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Signalquellen in der Sendeoptik und Detektoren um die Empfangsoptik räumlich angeordnet sind, sodass einer aktivierten Signalquelle/einem aktivierten Detektor ein bestimmter emittierter/analysierter quantenmechanischer Zustand entspricht.

14. Quantenkryptographiesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein quantenmechanischer Zustand durch die Phasendifferenz zwischen 2 oder mehr Frequenzkomponenten eines Lichtsignals gegeben ist.

15. Quantenkryptographieverfahren, insbesondere für die Kryptographie mit einem System nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

16. System, Verfahren, Verwendung eines Systems oder eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Beschreibung.