Новый метод реализации “невзламываемой” квантовой криптографической системы может передавать информацию со скоростью, более чем в 10 раз превышающей прошлые достижения. Ученые Кэмбриджского университета и лаборатории Toshiba Research Europe опубликовали свои исследования в журнале Nature Photonics.
Шифрование — существенная часть современной жизни. Обычно отправитель и получатель договариваются о коде шифрования, или ключе, заранее, так чтобы только владеющий ключом мог понять послание. Но с появлением быстрых и мощных компьютеров ключи стало легко взломать.
Квантовая криптография обещает «невзламываемую» систему безопасности. Информация прячется в частицах света, фотонах, которые испускает лазер. Ключ генерируется случайным образом, с помощью квантовой механики. Отправитель, которого по традиции обозначают именем «Элис», отсылает ключ через поляризованные фотоны в разных направлениях. Получатель («Боб») использует детектор фотонов, и превращает их в биты, которые и дают ему ключ.
Сила квантовой криптографии в том, что если взломщик пытается перехватить сообщение от Элис к Бобу, ключ сразу меняется благодаря свойствам квантовой механики. «В теории, — пишет руководитель исследования Люсьен Командар, — взломщик может обладать какой угодной мощностью, дозволенной законами физики, но все равно не сможет взломать код».
Однако, если хакеры атакуют детектор фотонов, ситуация не такая радужная. Он обычно состоит из сложных компонентов и поэтому гораздо более уязвим. Для защиты детекторов ученые изобрели протокол квантового распределения ключа MDI-QKD.
В этом случае Элис и Боб посылают фотоны не в детектор, а в узел («Чарли»), который позволяет фотонам пройти через светоделитель и измеряет их. Перехваченный результат может раскрыть корреляцию между битами, но не раскрывает их значение. Информация остается в тайне.
Шифрование остается загадкой для пользователей
Мнения
Единственная проблема с протоколом MDI-QKD — он работает слишком медленно для решения прикладных задач. С этой трудностью и справляется изобретенный учеными метод, при котором один луч лазера вводит фотоны в другой. Это делает лазер более видимым для Чарли, что повышает скорость передачи и позволяет менять фазу лазера с очень высокой частотой.
«В результате мы получаем наивысший уровень безопасности при очень большой тактовой частоте», — говорит Командар.