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Mit Quantenpunkten gegen Cyberspace-Diebe

Drei Nachwuchswissenschaftler der TU Berlin erhalten Nanowissenschaftspreis 2006

Die Nachwuchswissenschaftler Dr. Sven Rodt, Andrei Schliwa und Robert Seguin vom Institut für Festkörperphysik der TU Berlin wurden gestern mit dem Nanowissenschaftspreis 2006 ausgezeichnet. Der Preis würdigt die herausragenden wissenschaftlichen Beiträge der jungen Physiker aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Dieter Bimberg auf dem Gebiet der Einzelquantenpunktspektroskopie. Der Preis wurde auf der Tagung "nanoDE 2006" des Bundesministeriums für Bildung und Forschung überreicht. Er ist mit 5000 Euro dotiert.

Die Methode: quantenkryptographische Systeme sind abhörsicher
Sie erhalten die Auszeichnung für ihre experimentellen und theoretischen Untersuchungen der elektronischen Struktur von einzelnen Halbleiter-Quantenpunkten. Hierbei handelt es sich um nanometergroße dreidimensionale Objekte, deren elektronische Eigenschaften aufgrund ihrer geringen Größe durch die Gesetze der Quantenmechanik bestimmt werden. Abhängig von Form, Größe und chemischer Zusammensetzung der Quantenpunkte ist es möglich, dass sie einzelne linear polarisierte Photonen oder polarisationsverschränkte Photonenpaare aussenden bzw. emittieren. Derartige Photonen(-Paare) ermöglichen die Realisierung quantenkryptografischer Übertragungsverfahren. Basierend auf den Gesetzen der Quantenmechanik ist hier ein unbemerktes Abhören einer Nachricht prinzipiell unmöglich. Das betrifft beispielsweise Schlüssel für eine spätere chiffrierte Übertragung. 

Die zu übertragende Information wird dabei in Photonen kodiert. Versucht ein Spion die Photonen abzufangen, muss er den quantenmechanischen Zustand des abgefangenen Photons messen und legt damit diesen Zustand fest. Mittels einer statistischen Analyse der empfangenen Photonen merken Sender und Empfänger sofort, ob jemand ihrer Übertragung gelauscht hat. Da die Übertragung der Bits mit Lichtgeschwindigkeit erfolgt, können die Schlüssel beliebig groß gewählt werden, um dadurch die Dechiffrierung mit herkömmlichen Methoden unmöglich zu machen. Auf Basis des heutigen Wissens sind quantenkryptographische Systeme demnach absolut abhörsicher.

Bereits zum Patent angemeldet
Die Arbeiten aller drei Autoren gehören zu den meist zitierten dieses Arbeitsgebietes in einem internationalen Rahmen. Die Experimentalphysiker Rodt und Seguin konnten sich mit ihren Experimenten und wissenschaftlichen Ergebnissen auf dem beschriebenen Gebiet weltweit an die Spitze all jener Gruppen setzen, die Einzelquantenpunktspektroskopie betreiben. Andrei Schliwa gelang die qualitative Erklärung und Beschreibung des Vorgangs. Ein Bericht über die Ergebnisse der Arbeitsgruppe erschien in "Physical Review Letters". Der Entwurf einer Reihe unterschiedlicher Bauelementeausführungen, welche die entdeckten Effekte nutzen werden, wurde zum Patent eingereicht. 

Zu den drei Personen:

Dr. Sven Rodt wurde 1974 in Berlin geboren. Nach seinem Physikstudium an der TU Berlin arbeitet der promovierte Wissenschaftler in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Dieter Bimberg am Institut für Festkörperphysik der TU Berlin. Er wurde im Jahr 2002 auf der 26th International Conference on Semiconductors in Edinburgh mit dem Young-Author-Award gewürdigt. 

Andrei Schliwa wurde 1970 in Leipzig geboren. Er studierte Philosophie sowie Spanisch und schloss sein Physikstudium an der TU Berlin im Jahr 2001 ab. Seit Frühjahr 2001 ist er Mitglied der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Dieter Bimberg am Institut für Festkörperphysik und promoviert an der TU Berlin.

Robert Seguin wurde 1978 in Berlin geboren. Im Jahr 2004 schloss er sein Physikstudium an der TU Berlin ab. Seit Sommer 2004 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Dieter Bimberg am Institut für Festkörperphysik und promoviert an der TU Berlin.

Mit dem Nanowissenschaftspreis werden hervorragende Arbeiten von jüngeren Wissenschaftlern auf dem Gebiet der Nanowissenschaften und Nanotechnologie ausgezeichnet, die in Deutschland entstanden sind. Der Preis wurde erstmals im Jahr 2000 vom Kompetenzzentrum Nanoanalytik verliehen. Seit 2003 wählt das Kompetenzzentrum HanseNaoTec die Preisträger aus, das Bundesministerium für Bildung und Forschung gibt das Preisgeld.