211service.com
Muļķīga kvantu kriptogrāfija
Toshiba pētnieki Kembridžā, Apvienotajā Karalistē, ir atraduši veidu, kā aizbāzt drošības caurumu, kas pašlaik ierobežo, cik tālu un cik ātri šifrēšanas atslēgas var izplatīt, izmantojot esošās kvantu kriptogrāfijas sistēmas. Notikumi varētu paplašināt beznosacījumu drošas kvantu atslēgu izplatīšanas komerciālo pievilcību, saka Endrjū Šīldss, uzņēmuma vadītājs. Kvantu informācijas grupa Toshiba Research Europe, kurš vadīja pētījumu.
Bīstamība skaitļos: Lai kvantu šifrēšana būtu pilnīgi droša, būs jāizmanto viena fotona impulsi. Attēlā ir jauna gaismas diode, kas spēj ģenerēt šādus impulsus.
Kvantu kriptogrāfiju pašlaik izmanto tikai dažu banku un valdības departamentu šifrēšanas atslēgu nosūtīšanai starp ēkām. Taču sistēmas var garantēt drošību tikai salīdzinoši nelielos attālumos. Izaicinājums ir paplašināt diapazonu un palielināt taustiņu nosūtīšanas ātrumu, lai tos varētu izmantot plašāk, saka Shields.
Pašreizējās komerciālās kvantu kriptogrāfijas sistēmas ir paredzētas, lai divas puses varētu apmainīties ar slepenām šifrēšanas atslēgām, neriskējot, ka tās tiks pārtvertas. Tas tiek darīts, kodējot digitālo galveno informāciju gaismas uzliesmojumos, kas tiek nosūtīti pa standarta optiskajām šķiedrām.
Šo digitālo taustiņu 1 un 0 ir kodēti laika aizkavē starp atsevišķu fotonu impulsiem. Teorētiski to padara tik drošu tas, ka jebkurš noklausītāja mēģinājums pārtvert signālu noteikti ietvers atsevišķu fotonu noņemšanu no signāla — darbību, ko var atklāt.
Tomēr praksē šāda veida beznosacījumu drošību patiešām var garantēt tikai tad, ja gaismas avots izstaro tikai atsevišķus fotonus. Tā kā pašreizējā kvantu šifrēšanas gadījumā tas tā nav, ir iespējami noklausīšanās uzbrukumi. Vienā no stratēģijām noklausītājs sifonē atsevišķus fotonus; šis uzbrukums ir balstīts uz faktu, ka daži impulsi sastāvēs no vairāk nekā viena fotona, kas nozīmē, ka tie netiks palaisti garām.
Lai to apietu, esošās komerciālās kvantu šifrēšanas sistēmas izmanto trikus, lai samazinātu varbūtību, ka impulsi saturēs vairākus fotonus. Piemēram, sistēmas var ierobežot katra impulsa intensitāti un samazināt bitu pārraides ātrumu. Tomēr kompromiss ir tāds, ka, jo vājāks ir impulss, jo mazāku attālumu tas var nobraukt, savukārt lēnāks bitu pārraides ātrums ierobežos taustiņu izplatīšanas ātrumu, saka Shields.
Toshiba risinājums ir iekļaut signālā to, ko Shields sauc par mānekļu impulsiem. Šie impulsi ir nejauši sajaukti signālā un ir vājāki nekā pārējais signāls. Tas nozīmē, ka tie reti sastāv no vairāk nekā viena fotona. Ja noklausītājs mēģina bloķēt atsevišķus fotonus, vienlaikus izvadot vairākus fotonus no pārējiem impulsiem, vidēji tiks bloķēti vairāk šo mānekļu impulsu nekā pārējais signāls. Tātad, pārraugot signālu proporciju, lai pievilinātu impulsus, kas tiek cauri, ir iespējams noteikt uzbrukumu.
Izmantojot šo mānekļu pieeju, var izmantot jaudīgākus lāzera impulsus, kas savukārt ļauj palielināt bitu pārraides ātrumu un arī attālumu, kādā to var nosūtīt, saka Shields. Non-decoy signāli var sasniegt aptuveni 43 bitus sekundē aptuveni 25 kilometru attālumā. Bet mānekļu pieeja var sasniegt 5,5 kilobitus sekundē, kas ir 100 reižu pieaugums.
Jau tagad ir iespējams iegūt beznosacījumu drošību, taču izaicinājums ir to izdarīt lielākos attālumos, saka Greguārs Ribordijs , izpilddirektors un dibinātājs kvantu id , Šveices uzņēmums, kas 2002. gadā uzsāka komerciālu kvantu kriptogrāfijas sistēmu. Šis māneklis ļauj palielināt diapazonu vai bitu pārraides ātrumu noteiktā attālumā, saka Ribordijs.
Pievilināšanas pieeja ir ļoti noderīga aizsardzība pret šāda veida uzbrukumiem kvantu kriptogrāfijai, un vairākas grupas tagad strādā pie līdzīgām pieejām, saka. Frenks Vongs , no MIT kvantu informācijas zinātnes grupas. Bet problēma ar apgalvojumiem par beznosacījumu drošību ir tāda, ka pašlaik nav iespēju to pārbaudīt, izņemot ar simulāciju, saka Vongs.
Otrajam grupas panākumam ir lielāka ilgtermiņa nozīme, saka Shields. Tā ir gaismas diodes izstrāde, kas spēj uzticamāk izstarot atsevišķus fotonus. Viņš saka, ka ar kvantu atslēgu sadalījumu ideāls ir nosūtīt tikai atsevišķus fotonus. Ja to var izdarīt uzticami, pārraide būtu patiesi necaurlaidīga pret jebkādiem uzbrukumiem, un tādas metodes kā mānekļu impulsi būtu liekas.
Toshiba pieeja ir izveidot kvantu punktu masīvu, katrs ar diametru 45 nanometri un spēj izstarot tikai atsevišķus fotonus. Lai gan gaismas diode, kas izgatavota, izmantojot šos kvantu punktus, joprojām reizēm izstaro vairāk nekā vienu fotonu, iespēja, ka tas notiks, ir piecas reizes mazāka nekā tad, ja tiktu izmantots lāzers. Ir arī citi veidi, kā ražot atsevišķus fotonus, taču viens no kvantu punktu izmantošanas priekšrocībām ir tas, ka tos var viegli integrēt un kontrolēt ar elektronikas palīdzību. Vadība ar spriegumu, nevis lāzeru ir liela priekšrocība, jo elektriskās ierīces ir daudz kompaktākas un izturīgākas, saka Shields.