Komercyjny system kryptografii kwantowej został zhakowany

Jeśli chodzi o bezpieczne przesyłanie wiadomości, nic nie przebije kryptografii kwantowej, metody zapewniającej doskonałe bezpieczeństwo. Wiadomości wysłane w ten sposób nigdy nie mogą zostać złamane przez podsłuchiwacza, bez względu na jego moc.

Przynajmniej taka jest teoria. Dziś Feihu Xu, Bing Qi i Hoi-Kwong Lo z University of Toronto w Kanadzie twierdzą, że złamali komercyjny system kryptografii kwantowej stworzony przez genewski start-up technologii kwantowej ID Quantique, pierwszy udany atak tego rodzaju na komercyjny -dostępny system.

Oto jak to zrobili. Każdy dowód, że kryptografia kwantowa jest doskonała, opiera się na założeniach, które nie zawsze są prawdziwe w prawdziwym świecie. Zidentyfikuj jedną z tych słabości, a znajdziesz lukę, którą można wykorzystać do włamania się do takiego systemu.

Nowy atak opiera się na założeniach dotyczących rodzajów błędów, które wkradają się do wiadomości kwantowych. Alicja i Bob zawsze uważnie obserwują poziom błędów w swoich wiadomościach, ponieważ wiedzą, że Ewa wprowadzi błędy, jeśli przechwyci i odczyta którykolwiek z bitów kwantowych. Tak więc wysoki wskaźnik błędów jest znakiem, że wiadomość jest podsłuchiwana.

Nie da się jednak całkowicie pozbyć się błędów. W każdym systemie świata rzeczywistego zawsze będzie szum, więc Alice i Bob muszą tolerować niewielki poziom błędu. Ten poziom jest dobrze znany. Różne dowody pokazują, że jeśli bitowa stopa błędów kwantowych jest mniejsza niż 20 procent, to wiadomość jest bezpieczna.

Jednak dowody te zakładają, że błędy są wynikiem hałasu z otoczenia. Feihu i spółka twierdzą, że jednym z kluczowych założeń jest to, że nadawca, Alice, może bezbłędnie przygotować wymagane stany kwantowe. Następnie wysyła te stany do Boba i razem używają ich do wygenerowania tajnego klucza, który może być użyty jako jednorazowa podkładka do wysłania bezpiecznej wiadomości.

Ale w prawdziwym świecie Alice zawsze wprowadza pewne błędy do stanów kwantowych, które przygotowuje i to właśnie Feihu wykorzystał do złamania systemu.

Mówią, że ten dodatkowy szum pozwala Eve przechwycić niektóre bity kwantowe, odczytać je, a następnie wysłać dalej, w sposób, który podnosi poziom błędu do zaledwie 19,7 procent. W tego rodzaju ataku typu przechwycenie i ponowne wysłanie, wskaźnik błędów pozostaje poniżej 20-procentowego progu, a Alice i Bob wcale nie są mądrzejsi, radośnie wymieniają klucze, podczas gdy Eve słucha bez przeszkód.

Feihi i spółka twierdzą, że pomyślnie przetestowali ten pomysł na systemie firmy ID Quantique.

To znaczący cios dla komercyjnej kryptografii kwantowej, ale nie dlatego, że system ID Quantique jest teraz możliwy do złamania. Nie jest. Teraz, gdy słabość jest znana, firmie stosunkowo łatwo jest wprowadzić dokładniejsze kontrole sposobu, w jaki Alice przygotowuje swoje stany, aby nieznane błędy były mniej prawdopodobne.

Jednak obecnie istnieje wiele prac pokazujących, jak złamać konwencjonalne systemy kryptografii kwantowej w oparciu o różne praktyczne słabości w sposobie ich konfiguracji; rzeczy, takie jak niechciane wewnętrzne odbicia w sprzęcie, który generuje bity kwantowe, niedopasowania wydajności między detektorami fotonów a laserami, które wytwarzają dodatkowe, ukryte fotony, do których Eve może się przyczepić. Wszystko to zostało wykorzystane do znalezienia pęknięć w systemie.

Ale chociaż znane luki można zatuszować, to te nieznane stanowią zagrożenie w przyszłości. Problem, który otworzyli Feihu i spółka, polega na wykazaniu, jak łatwo przy odrobinie złośliwej intencji nagiąć założenia stojące za doskonałą kryptografią kwantową. To spowoduje, że kilku kryptografów kwantowych straci sen w nadchodzących miesiącach i latach.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1005.2376 : Eksperymentalna demonstracja ataku z odwzorowaniem faz w praktycznym systemie dystrybucji kluczy kwantowych

ukryć