Τι είναι η Κβαντική Κρυπτογραφία;

Η κβαντική κρυπτογραφία αναφέρεται σε κρυπτογραφικά συστήματα που βασίζονται σε κβαντομηχανικά αποτελέσματα και ιδιότητες για την εκτέλεση κρυπτογραφικών εργασιών. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με την κλασική κρυπτογραφία που χρησιμοποιείται σε σύγχρονους υπολογιστές. Μια θεμελιώδης απαίτηση της κβαντικής κρυπτογραφίας είναι η χρήση ενός κβαντικού υπολογιστή. δεν μπορεί να εκτελεστεί χρησιμοποιώντας τυπικό υπολογιστή.

QKD

Το κύριο πεδίο στην κβαντική κρυπτογραφία είναι το QKD. Το QKD σημαίνει Quantum Key Distribution. Αντί να χρησιμοποιεί μια πλήρως κβαντική διαδικασία κρυπτογράφησης, το QKD χρησιμοποιεί κβαντικά εφέ για να διανείμει ένα κλασικό κλειδί κρυπτογράφησης με ασφάλεια. Αυτό σημαίνει ότι μόνο ένα αποδεδειγμένο ασφαλές σύστημα κβαντικής επικοινωνίας χρειάζεται να αναπτυχθεί και όχι πολύ πιο σύνθετοι κβαντικοί αλγόριθμοι. Μειώνει επίσης τις φυσικές απαιτήσεις. τεχνικά, μόνο μια κβαντική κάρτα δικτύου θα απαιτείται σε έναν κανονικό υπολογιστή και όχι σε έναν ολόκληρο κβαντικό υπολογιστή.

Η κβαντομηχανική εύλογα προσφέρεται για την ανάπτυξη ασφαλών συστημάτων κβαντικής επικοινωνίας. Υπάρχουν τρόποι επικοινωνίας με κβαντικά κανάλια επικοινωνίας που ένα μη εξουσιοδοτημένο τρίτο μέρος δεν μπορεί να παρακολουθήσει χωρίς να είναι ανιχνεύσιμη αυτή η εισβολή.

Η ασφάλεια ενός κβαντικού καναλιού επικοινωνίας μπορεί επίσης να μειωθεί σε μερικές εξαιρετικά ελάχιστες απαιτήσεις. Μια τέτοια προϋπόθεση είναι τα δύο νόμιμα μέρη να έχουν κάποιο τρόπο να επικυρώσουν μεταξύ τους. Μια άλλη απαίτηση είναι απλώς να ισχύουν οι νόμοι της κβαντικής μηχανικής.

Το κύριο ζήτημα για το QKD προέρχεται από τη δυσκολία μετάδοσης κβαντικών πληροφοριών σε σημαντικές αποστάσεις. Η τρέχουσα έρευνα επιτρέπει τα κατάλληλα βασικά ποσοστά συμφωνίας για οπτικές ίνες έως και 550 km. Πέρα από αυτή την απόσταση, χρειάζονται κβαντικοί επαναλήπτες για να διασφαλιστεί ότι το σήμα δεν θα χαθεί στον θόρυβο. Επιπλέον, η δρομολόγηση κβαντικών επικοινωνιών μέσω ενός κβαντικού Διαδικτύου θα ήταν πρόκληση. Τα τρέχοντα συστήματα δοκιμών τείνουν να είναι από σημείο σε σημείο.

Άλλα πεδία έρευνας

Τα κβαντικά εφέ μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον τομέα των δύσπιστων κβαντικών υπολογιστών. Εδώ, δύο μέρη μπορούν να συνεργαστούν χωρίς να εμπιστεύονται το ένα το άλλο. Το κβαντικό σύστημα μπορεί να σχεδιαστεί έτσι ώστε και τα δύο μέρη να μπορούν να αποδείξουν ότι το άλλο απατούσε. Αυτές οι μέθοδοι, ωστόσο, βασίζονται επίσης σε μη κβαντικά αποτελέσματα όπως η ειδική σχετικότητα.

Η έρευνα βρίσκεται σε εξέλιξη σε άλλους τομείς, όπως η απαίτηση από τον παραλήπτη να βρίσκεται σε μια συγκεκριμένη φυσική τοποθεσία, ακόμη και αν δύο αντίπαλοι συνεννοηθούν. Άλλα συστήματα προσπαθούν να αναγκάσουν ακόμη και ενεργά ανέντιμους παραλήπτες να πρέπει να είναι ειλικρινείς εφαρμόζοντας συντριπτικές απαιτήσεις συστήματος για την ικανότητα να είναι δόλιες. Μεγάλο μέρος αυτού του τύπου εργασίας έχει δείξει αδυναμίες στις τρέχουσες κβαντικές υλοποιήσεις, αλλά έχει αφήσει ανοιχτή την πόρτα για μελλοντική έρευνα σε ένα πολύ νέο πεδίο.

Η κβαντική επικοινωνία απαιτεί πολλά πράγματα για να είναι πραγματικά ασφαλής. Πρώτον, οι οπτικές μεταδόσεις πρέπει να είναι ικανές να στέλνουν μεμονωμένα φωτόνια. Τα τρέχοντα συστήματα τείνουν να χρησιμοποιούν λέιζερ που στέλνουν πολλαπλά φωτόνια. Θεωρητικά, ένας αντίπαλος θα μπορούσε να αναχαιτίσει ένα από τα πολλά φωτόνια χωρίς να αφήσει ίχνος. Ωστόσο, υπάρχει πολλά υποσχόμενη έρευνα για την ανάπτυξη πηγών μεμονωμένων φωτονίων.

Δεύτερον, οι ανιχνευτές φωτονίων υποφέρουν από διαφορές που βασίζονται στην ανοχή κατασκευής, οι οποίες ανοίγουν ένα παράθυρο για έναν κρυφακά να εισχωρήσει στο ρεύμα επικοινωνίας χωρίς να ανιχνευθεί. Αυτό το ζήτημα είναι αδύνατο να επιλυθεί πλήρως χωρίς απείρως αυστηρές ανοχές, μια αδύνατη απαίτηση.

συμπέρασμα

Η κβαντική κρυπτογραφία αναφέρεται στην κρυπτογραφία που κάνει χρήση κβαντικών μηχανικών επιδράσεων. Το τρέχον πρωτεύον πεδίο είναι η Quantum Key Distribution που χρησιμοποιεί μεθόδους κβαντικής επικοινωνίας για τη μετάδοση κλασικών κλειδιών κρυπτογράφησης. Η κβαντική κρυπτογραφία δεν πρέπει να συγχέεται με την μετακβαντική κρυπτογραφία.