Kas yra kvantinė kriptografija?

Kvantinė kriptografija reiškia kriptografines sistemas, kurios kriptografinėms užduotims atlikti remiasi kvantiniais mechaniniais efektais ir savybėmis. Tai prieštarauja klasikinei kriptografijai, naudojamai šiuolaikiniuose kompiuteriuose. Pagrindinis kvantinės kriptografijos reikalavimas yra kvantinio kompiuterio naudojimas; jo negalima atlikti naudojant standartinį kompiuterį.

QKD

Pagrindinė kvantinės kriptografijos sritis yra QKD. QKD reiškia Quantum Key Distribution. Užuot naudojęs visiško kvantinio šifravimo procesą, QKD naudoja kvantinius efektus, kad saugiai paskirstytų klasikinį šifravimo raktą. Tai reiškia, kad reikia sukurti tik patikrintą saugią kvantinio ryšio sistemą, o ne daug sudėtingesnius kvantinius algoritmus. Tai taip pat sumažina fizinius poreikius; techniškai įprastame kompiuteryje reikėtų tik kvantinio tinklo plokštės, o ne viso kvantinio kompiuterio.

Kvantinė mechanika pagrįstai tinka saugių kvantinių ryšių sistemų kūrimui. Yra būdų, kaip susisiekti su kvantinio ryšio kanalais, kurių neteisėta trečioji šalis negali stebėti be to įsibrovimo aptikimo.

Kvantinio ryšio kanalo saugumas taip pat gali būti sumažintas iki kelių labai minimalių reikalavimų. Viena iš tokių sąlygų yra ta, kad dvi teisėtos šalys turėtų tam tikrą būdą viena kitos tapatybei patvirtinti. Kitas reikalavimas yra tiesiog, kad galiotų kvantinės mechanikos dėsniai.

Pagrindinė QKD problema kyla dėl sunkumų perduodant kvantinę informaciją dideliais atstumais. Dabartiniai tyrimai leidžia pasiekti tinkamus pagrindinius optinių skaidulų sutarimo rodiklius iki 550 km. Už šio atstumo reikia kvantinių kartotuvų, kad signalas neprarastų triukšme. Be to, būtų sudėtinga nukreipti kvantinį ryšį kvantiniu internetu. Dabartinės testavimo sistemos paprastai yra taško į tašką.

Kitos tyrimų sritys

Kvantiniai efektai gali būti panaudoti nepasitikinčių kvantinių skaičiavimų srityje. Čia dvi šalys gali bendradarbiauti nepasitikėdami viena kita. Kvantinė sistema gali būti sukurta taip, kad abi šalys galėtų įrodyti, kad kita apgaudinėjo. Tačiau šie metodai taip pat remiasi ne kvantiniais efektais, tokiais kaip specialioji reliatyvumo teorija.

Kitose srityse atliekami tyrimai, pavyzdžiui, reikalaujama, kad gavėjas būtų konkrečioje fizinėje vietoje, net jei du priešininkai susitaria. Kitos schemos bando priversti net ir aktyviai nesąžiningus gavėjus būti sąžiningus, įgyvendinant didžiulius sistemos reikalavimus, kad būtų galima sukčiauti. Didžioji šio tipo darbų dalis parodė dabartinio kvantinio diegimo trūkumus, tačiau paliko duris būsimiems tyrimams labai jaunoje srityje.

Kad kvantinis ryšys būtų tikrai saugus, reikia kelių dalykų. Pirma, optiniai perdavimai turi turėti galimybę siųsti atskirus fotonus. Dabartinėse sistemose dažniausiai naudojami lazeriai, siunčiantys kelis fotonus. Teoriškai priešas galėtų perimti vieną iš daugelio fotonų nepalikdamas pėdsakų. Vis dėlto yra daug žadančių pavienių fotonų šaltinių kūrimo tyrimų.

Antra, fotonų detektoriai kenčia nuo gamybos tolerancijos skirtumų, o tai atveria langą pasiklausytojui, kad jis galėtų įsileisti į ryšio srautą neaptiktam. Šios problemos neįmanoma visiškai išspręsti be be galo griežtų leistinų nuokrypių, o tai yra neįgyvendinamas reikalavimas.

Išvada

Kvantinė kriptografija reiškia kriptografiją, kuri naudoja kvantinius mechaninius efektus. Dabartinis pagrindinis laukas yra kvantinio rakto paskirstymas, kuris naudoja kvantinio ryšio metodus klasikiniams šifravimo raktams perduoti. Kvantinės kriptografijos nereikėtų painioti su postkvantine kriptografija.