Какво е квантова криптография?

Квантовата криптография се отнася до криптографски системи, които разчитат на квантово-механични ефекти и свойства за изпълнение на криптографски задачи. Това е в контраст с класическата криптография, използвана в съвременните компютри. Основно изискване на квантовата криптография е използването на квантов компютър; не може да се извърши с помощта на стандартен компютър.

QKD

Основното поле в квантовата криптография е QKD. QKD означава Quantum Key Distribution. Вместо да използва напълно квантов процес на криптиране, QKD използва квантови ефекти, за да разпространява сигурно класически ключ за криптиране. Това означава, че трябва да се разработи само доказана сигурна квантова комуникационна система, а не много по-сложни квантови алгоритми. Той също така намалява физическите изисквания; технически, само квантова мрежова карта би била необходима на нормален компютър, а не цял квантов компютър.

Квантовата механика разумно се поддава на разработването на сигурни квантови комуникационни системи. Има начини за комуникация с квантови комуникационни канали, които неоторизирана трета страна не може да наблюдава, без това проникване да бъде открито.

Сигурността на квантов комуникационен канал също може да бъде намалена до няколко много минимални изисквания. Едно такова условие е двете законни страни да имат някакъв начин за удостоверяване помежду си. Друго изискване е просто да се прилагат законите на квантовата механика.

Основният проблем за QKD идва от трудността при предаване на квантова информация на значителни разстояния. Настоящите изследвания позволяват подходящи ключови проценти за споразумения за оптични влакна с дължина до 550 км. Отвъд това разстояние са необходими квантови повторители, за да се гарантира, че сигналът не се губи в шума. Освен това, маршрутизирането на квантови комуникации през квантов интернет би било предизвикателство. Настоящите тестови системи са склонни да бъдат от точка до точка.

Други области на изследване

Квантовите ефекти могат да се използват в областта на недоверчивите квантови изчисления. Тук две страни могат да си сътрудничат, без да си имат доверие. Квантовата система може да бъде проектирана така, че и двете страни да могат да докажат, че другата е изневерявала. Тези методи обаче разчитат и на неквантови ефекти като специалната теория на относителността.

Продължават изследвания в други области, като например изискване получателят да бъде на определено физическо местоположение, дори ако двама противници се сговорят. Други схеми се опитват да принудят дори активно нечестните получатели да имат нужда да бъдат честни, като прилагат огромни системни изисквания за способността да бъдат измамници. Голяма част от този тип работа показа слабости в настоящите квантови реализации, но остави отворена вратата за бъдещи изследвания в една много млада област.

Квантовата комуникация изисква няколко неща, за да бъде наистина сигурна. Първо, оптичните предавания трябва да могат да изпращат единични фотони. Настоящите системи са склонни да използват лазери, които изпращат множество фотони. Теоретично противник може да прихване един от много фотони, без да остави следа. Все пак има обещаващи изследвания в разработването на източници на единични фотони.

Второ, фотонните детектори страдат от разлики, базирани на производствени толеранси, които отварят прозорец за подслушвател да се инжектира в комуникационния поток, без да бъде открит. Този проблем е невъзможно да бъде разрешен напълно без безкрайно тесни допустими отклонения, което е неосъществимо изискване.

Заключение

Квантовата криптография се отнася до криптография, която използва квантово-механични ефекти. Текущото основно поле е Quantum Key Distribution, което използва квантови комуникационни методи за предаване на класически ключове за криптиране. Квантовата криптография не трябва да се бърка с постквантовата криптография.