Laiteriippumatonta kvanttiavainten jakelua

Kolme koetta osoittaa kvanttisalausjärjestelmän avainelementit, joiden ennusteiden mukaan pitäisi olla hakkeroitumattomia, mikä tuo kvanttisalaustekniikoiden lupauksen askeleen lähemmäksi todellisuutta.

Kvanttiavainjakelun (QKD) turvallisuus perustuu yleensä siihen, että käyttäjien laitteet on hyvin karakterisoitu turvatodistuksessa tehtyjen turvamallien mukaisesti. Sitä vastoin laiteriippumaton (DIQKD) - lomittumiseen perustuva protokolla - sallii suojauksen jopa ilman tietoa taustalla olevista kvanttilaitteista. Huolimatta teorian kauneudesta, laiteriippumaton QKD on vaikea toteuttaa nykytekniikalla.

Nyt kolme tutkimusryhmää, jotka sijaitsevat Saksassa, Isossa-Britanniassa ja Kiinassa, ovat itsenäisesti suorittaneet periaatetodistamisen kokeita kvanttisalausmenetelmästä, joka voi suojata tiedot, vaikka käytetyt laitteet eivät toimi täsmälleen ennustetulla tavalla.

Demonstraatiot ovat "merkittävä läpimurto kyberturvallisuudessa", sanoo Charles Lim Singaporen kansallisesta yliopistosta, joka oli mukana Saksassa tapahtuvissa kokeissa.

Tehdyt kolme koetta osoittavat kukin osa-alueita salausmenetelmästä, joka tunnetaan nimellä laiteriippumaton kvanttiavaimen jakelu. DIQKD:ssä laite tuottaa toistuvasti lomittuneiden kvanttihiukkasien pareja. Kaksi osapuolta ottavat kumpikin yhden hiukkasen jokaisesta parista. Sitten he luovat "avaimen", joka voi koodata ja purkaa viestejä.

Jos hiukkanen on fotoni, tämä ominaisuus voi olla sen polarisaatio tai atomi ja sen tila. Koska yhden hiukkasen mittauksen tulos korreloi sen lomittuneen vastineen tulosten kanssa, ns. Alice ja Bob voivat luoda yhden jaetun avaimen tietyn jälkikäsittelyn jälkeen.

Kun Alice ja Bob tekevät näitä mittauksia, he tarkistavat ajoittain kanavansa turvallisuuden testillä, joka perustuu Bellin lauseena tunnettuun kvanttisääntöön. Sen tuloksista he voivat päätellä, onko kanava edelleen turvallinen.

Tutkijat ovat matemaattisesti todistaneet DIQKD:n turvallisuuden sillä se tarjoaa turvaa "mielivaltaisen prosessointitehon omaavaa vihollista tai jopa kvanttitietokonetta vastaan", sanoo Jean-Daniel Bancal Ranskan kansallisesta tieteellisestä tutkimuskeskuksesta (CNRS).

Uusissa kokeissa käytettyjen DIQKD-menetelmien osalta Alice ja Bob eivät vaadi tietämystä laitteesta, joka on tuottanut heidän hiukkaset, mikä tarkoittaa, että tutkijoiden "ei tarvitse mallintaa laitteitaan", sanoo Antonio Acín Institute of Photonic Sciences –instituutista, Espanjasta. Hän ei ollut mukana näissä kokeissa.

Erilaiset tekniset haasteet huomioon ottaen Zhang epäilee, että kaupalliset DIQKD-salaustyökalut olisivat todennäköisiä lähiaikoina. Mutta hän uskoo silti, että uusilla demonstraatioilla on arvonsa. "Se [näyttää] naurettavalta asialta", hän sanoo. Mutta nämä kokeet osoittavat, että "voit käyttää laitetta, johon et luota, ja voit silti luoda suojatun avaimen".

Aiheesta aiemmin:

Kvanttiviestintää helposti ja pitkille matkoille