Książka kodów kwantowych

W miarę rozwoju handlu w Internecie możliwość wysyłania prywatnych wiadomości za pośrednictwem publicznych sieci komunikacyjnych stała się niezwykle ważna. Najbezpieczniejszym sposobem szyfrowania jest, aby zarówno nadawca, jak i odbiorca wiadomości używali tego samego długiego ciągu losowych cyfr, znanego jako klucz, jako podstawy do kodowania i dekodowania. Ale taki klucz musi zostać wymieniony i bez względu na to, czy przekazanie odbywa się za pośrednictwem telefonu, opancerzonego strażnika czy gołębia pocztowego, zawsze istnieje ryzyko przechwycenia.

Cóż, prawie zawsze. Wiele lat temu fizycy wymyślili podejście zwane kryptografią kwantową, które opiera się na dziwacznych prawach mechaniki kwantowej, aby definitywnie odciąć się od szpiegów i przesyłać kluczowe dane z absolutnym bezpieczeństwem. Fizyk IBM, Charles Bennett i jego koledzy zbudowali pierwszy działający prototyp laboratoryjny w 1989 roku. Teraz naukowcy z IBM Almaden Research Center w San Jose w Kalifornii zbudowali urządzenie z gotowych komponentów telekomunikacyjnych, które, jak mówią, wkrótce zostaną przeniesione kryptografia kwantowa z laboratorium fizyki do świata rzeczywistego.

Ta historia była częścią naszego wydania z marca 1999 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Nazwane kryptołącze kwantowe, urządzenie IBM koduje bity kluczowych informacji w pojedyncze fotony światła, polaryzując je w jednym z dwóch kierunków. Użytkownicy mogą wymieniać fotony przenoszące dane przez kabel światłowodowy na niewielkie odległości. Bezpieczeństwo gwarantuje zasada nieoznaczoności Heisenberga, która mówi, że podsłuchujący nie może obserwować fotonów bez ich zakłócania. Jeśli nadawca i legalny odbiorca zauważą oznaki szpiegowania, mogą wyrzucić cały klucz lub jego część i spróbować ponownie.

Aby zbudować kryptołącze, zespół kierowany przez Nabira Amera, kierownika grupy informacji kwantowej IBM, musiał rozwiązać szereg praktycznych problemów. Na przykład wdrożyli schemat przetwarzania sygnału, aby wyeliminować błędy, które wprowadzają rzeczywiste sieci światłowodowe i które mogą pozostawić podsłuchiwaczom przyczółek do przechwytywania niewykrytych fotonów. Według członka zespołu IBM, Billa Riska, największym wyzwaniem są ultraczułe detektory fotonowe, które muszą być chłodzone ciekłym azotem do -173°C. Risk mówi, że nowe detektory chłodzone termoelektrycznie powinny rozwiązać ten problem.

Amer szacuje, że do końca roku jego laboratorium opracuje prototyp karty, którą można podłączyć do sieci. Chociaż IBM nie ma jeszcze konkretnych planów dotyczących komercjalizacji kryptołącza, Amer twierdzi, że można go wykorzystać do zapewnienia bezpiecznych wysp w korporacyjnych lub rządowych sieciach komputerowych lub do ochrony ogólnomiejskich sieci bankomatów.

Ale Tom Parenty, dyrektor ds. bezpieczeństwa danych i komunikacji w Emeryville w Kalifornii, firma programistyczna Sybase, mówi, że chociaż kryptografia kwantowa może oferować 100-procentową bezpieczną komunikację, moim zdaniem jest to przesada w przypadku 99 procent aplikacji. Standardowe systemy szyfrujące, z których niektóre nie wymagają bezpiecznej wymiany kluczy, mogą już odpierać wszystkie ataki poza wspólnymi atakami wspieranymi przez ogromną moc obliczeniową.

Amer uważa, że ​​takie szyfry mogłyby stać się bezużyteczne przez inne urządzenie pracujące w IBM – komputer kwantowy. Gdybyśmy mieli komputer kwantowy, mówi Amer, obliczałby on wystarczająco szybko, aby w mgnieniu oka złamać dzisiejsze kody, a tylko jego odpowiednik kryptograficzny mógłby zapewnić bezpieczną komunikację.

ukryć