Der Schlüssel
Falls nicht gelauscht wurde, sprich Alice und Bob für ihre ersten Messwerte dieselben Ergebnisse hatten, können sie aus den verbliebenen und noch „geheimen“ bzw. nicht öffentlich kommunizierten Messwerten einen Quantenschlüssel bauen. In unserem Beispiel sind das bei Wurf 8, 9, 10 und 12 die Werte also entweder „0“ oder „1”.
Alice und Bob schreiben den Quantenschlüssel verdeckt auf ihr Tabellenblatt. Wenn ihr alles richtig gemacht habt, müsstet ihr denselben Quantenschlüssel als Ergebnis haben!
Je öfter ihr den Messvorgang durchführt und je mehr Werte ihr für den Lauschtest vergleicht, umso sicherer könnt ihr sein, dass niemand versucht hat bei der Schlüsselgenerierung mit zu lesen. Bei einem Vergleich hätte die lauschende Person eine 50 % Chance richtig zu raten und nicht aufzufallen. Bei zwei Vergleichen sind es schon nur noch 25 %, bei drei Vergleichen 12,5 % und bei fünf Vergleichen sogar nur noch 3,125 %.

Achtung: Da ihr die ersten beiden Messwerte bereits für den Lauschtest genutzt und somit öffentlich besprochen habt, dürft ihr diese auf keinen Fall auch für euren geheimen Schlüssel nutzen! Die restlichen vier Werte kennen hingegen nur Alice und Bob und sie sind somit super sicher!
Über den Kurs
Photonen und aufwendige Messgeräte brauchen wir nicht! Der Qey-Gen ist eine kleine Holzbox, ähnlich wie eine Spardose, in die unsere Quantenmünze geworfen wird. Anschließend kann die Münze „gemessen“ werden. Genau wie beim Quantenschlüsselaustausch mit Photonen werden zwei Basen genutzt. Nutzen Sender*in und Empfänger*in die gleiche Basis, kommt der richtige Wert an. Werden unterschiedliche Basen genutzt, entscheidet der Zufall über den gemessenen Wert. So kann der Quantenschlüsselaustausch selbst durchgeführt werden! Außerdem kann auch ein Quantum-Coin Toss gemacht werden, um auf eine sichere Art eine Zufallsentscheidung zu treffen.
Lernziele
- Verstehen wie ein Quantenschlüssel erstellt wird Verstehen wie ein Quantenschlüsselaustausch funktioniert Ausführen einer Simulation von einem Quantenschlüsselaustausch
Zukunftskompetenzen
Durch unsere Lernformate vor Ort oder auf unserer digitalen Lernplattform vermitteln wir Zukunftskompetenzen. Besonders wichtig ist uns dabei: Nur wer auch wirklich lernt mit digitalen Werkzeugen, egal ob Soft- oder Hardware, umzugehen, kann eine digitale Zukunft auch aktiv mitgestalten anstatt diese nur zu konsumieren.
- Kritisches Denken
- Kritisches Denken
Ausstattung und Materialien: Das braucht ihr für den Kurs
Ausstattung:
- 1 Quantenmünze (50 Cent Münze)
- 1 Stift
- Holzbauteile für den Qey-Gen (im Tüftelshop oder als Download – siehe „Downloads Qey-Gen selber bauen")
- 2 Listenblätter (siehe Downloads)
Downloads:
Anleitung Qey-Gen herunterladen (PDF 2,8MB)
Listenblätter herunterladen (PDF 60KB)
Downloads Qey-Gen selber bauen:
Vorlage Bauteile Außenbox herunterladen (PDF 87KB)
Vorlage Bauteile Innenbox herunterladen (PDF 76KB)
Vorlage: Quantenmünzen herunterladen (PDF 340KB)
Vorlage: 0 Muenzen herunterladen (PDF 6KB)
Vorlage: 1 Muenzen herunterladen (PDF 6KB)
