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Dieses Video hat den 3. Platz des Community Awards vom Fast Forward Science Wettbewerb gemacht!
Das Problem:
In der heutigen Zeit ist es unmöglich ohne Internet aus zu kommen. Fast 50% der Weltbevölkerung ist online! Wir nutzen es um Daten, seien es Bilder, Musik oder einfach nur Texte, von A nach B zu schicken oder zu empfangen. Doch hier entsteht das Problem.
In den Nachrichten hört man oft vom NSA-Skandal oder der Totalüberwachung. Es geht hier bei darum das eine dritte Person, oftmals der Staat, genau weiß was du im Internet tust und verschickst. Sie hören die Verbindung ab beobachten dich.
Doch Forscher haben ein Weg gefunden wie man sich wirklich unsichtbar macht! Mit sogenannten Zeittarnkappen beginnt das Versteckspiel im Internet.
Einleitung:
Doch bevor wir uns die Zeittarnkappen näher ansehen, sollten wir erstmal einige Grundlagen klären: wie werden Daten über Glasfaser übertragen?
So ein Kabel habt ihr sicher schonmal gesehen – ein Netzwerkkabel damit ihr digitale Daten aus dem Internet empfangen und verschicken könnt.
Es besteht aus verdrillten Kupferleitungen. Darum befindet sich dann noch eine Abschirmung aus Aluminiumfolie und ein Kunststoffmantel als Schutz.
Daneben gibt es aber auch Glasfaser-Kabel. Wie der Name schon sagt bestehen die Fasern aus Quarzglas oder Kunststoff durch denen sich keine Elektronen, wie bei dem anderen Kabel, sondern Photonen, also Licht, bewegt. Das Licht wird durch jede einzelne Faser durch geführt und prallt an der Hülle ab.
Datenübertragung
Wenn nötig werden analoge Daten, z.B. analoge Wellen einer Musik-Datei oder eines Telefongesprächs, in digitale Informationen übersetzt (01010011). Viele andere Daten liegen ja bereits in digitaler Form auf der Festplatte.
Diese 1en und 0en werden anschließend in Form von „Lichtblitzen“, ähnlich wie beim Morsecode, über die Glasfaser-Leitung übertragen.
Ein Wandler übersetzt diese Lichtsignale dann wieder in digitale Informationen die wiederum in analoge Signale übersetzt werden können.
(Lustige Beispielsdateien (lustiges Foto z.B.) die dann zu 1001010 werden).
Idee der Zeittarnkappen:
Schauen wir uns nun das Prinzip der Zeit-Tarnkappen von dem Forscher Martin McCall anhand eines Autoverkehrs an.
Wir haben eine Reihe von Autos die mit gleicher Geschwindigkeit und gleichbleibenden Abstand hinter einander Fahren. Möchte nun ein Tier die Straße überqueren muss der hintere Teil abbremsen und es kommt zu einem Stau. Ein Beobachter schließt daraus das vorne etwas Unvorhersehbares passiert sein muss.
Würden nun die vorderen Fahrzeuge schneller und die hinteren langsamer fahren, würde automatisch eine Lücke entstehen. Das Tier kann passieren ohne das es zu einem Stau kommt. Fahren anschließend die vorderen Autos langsamer und die hinteren wieder schneller wird die Lücke wieder geschlossen. Die hinteren Autofahrer haben nicht mal mit bekommen das ein Tier die Straße überquert hat.
Forscher haben dieses Prinzip dann in ein ausgeklügeltes System umgesetzt: (in jeder Glasfaser)
Anstatt der Fahrzeuge werden Lichtstrahlen eingesetzt. Mit einer so genannten Zeitlinse schoben sie den vorderen Teil des Lichts in den blauen Bereich elektromagnetischen, den hinteren hingegen in den roten Bereich. Blaues Licht bewegt sich schneller und rotes langsamer. Es entsteht genau eine Lücke von 40 Pikosekunden im Licht und jedes Ereignis welches diese Lichtlücke passiert nimmt keinen Einfluss auf den restlichen Lichtstrahl. Mit einer zweiten Linse wird der Vorgang wieder rückgängig gemacht, so hat es den Anschein das Licht sei die ganze Zeit mit gleicher Geschwindigkeit fortbewegt. (Geheime Daten bewegen sich unerkannt.) Wichtig ist nur das es kein Licht ist, was sich in die Lücke drängt, das würde sich mit den Lichtstrahlen vermischen.
Es werden heut zutage zahlreiche Daten über Glasfaser verschlüsselt übertragen aber auch abgefangen. Mit den Zeit-Tarnkappen könnte eine Art versteckte Kommunikation ermöglicht werden. Ein Lauscher würde nicht mal mit bekommen das geheime Daten neben den normalen Daten übertragen wurden.
Joseph Lukens und seine Kollegen schafften es dann mit Hilfe Phasenmodulators ein infraroten Lichtstrahl in mehrere Billionen Lücken á 40 billionstel Sekunden pro Sekunde aufzuteilen. So gelang es den Wissenschaftlern sogar 13 Gigabyte an Informationen pro Sekunde „unsichtbar“ zu übertragen. Blöd nur… dass das so gut funktionierte das die Daten komplett aus der Zeit gelöscht wurden und sie nicht mehr gefunden wurden (ERROR 404). Das Problem wurde dann aber bereits mit einem zweiten Lichtstrahl, der die Informationen wieder erschienen lässt, behoben!
So ist es in naher Zukunft vielleicht möglich sich komplett unsichtbar durchs Internet zu bewegen.