Tajne klucze w kwantowych stanach światła
Metoda dystrybucji klucza kwantowego (quantum key distribution — QKD) wykorzystuje zasady mechaniki kwantowej do dystrybucji tajnych kluczy. Bezpieczeństwo metody QKD opiera się na tym, że dwie strony tworzą współdzielony, znany tylko im klucz. Ten klucz może służyć do szyfrowania i odszyfrowywania komunikatów. Dokładniej mówiąc, obie strony wysyłają precyzyjnie kontrolowane kwantowe cząstki światła wykrywane w kontrolowany sposób. Obecność strony trzeciej próbującej przechwycić klucz zostałaby natychmiast wykryta. Wszelkie próby obserwacji cząstek kwantowych spowodowałyby zmodyfikowanie przenoszonych przez nie informacji. Finansowany ze środków UE projekt Q-CERT (Quantum key distribution certification) miał na celu promowanie stosowania metody QKD. Utworzono partnerstwo pomiędzy środowiskami akademickimi i przemysłem, dzięki któremu możliwe było udoskonalenie używanego sprzętu. Dodatkowo opracowano metody ograniczenia liczby błędów w istniejących systemach. Systemy oparte na kluczach generowanych kwantowo są już stosowane w bankach i branży obronnej, gdzie bezpieczna komunikacja jest niezbędna. Do przeszkód utrudniających szersze zastosowanie tych rozwiązań zalicza się szeroki zakres wdrażanych technik szyfrowania kwantowego oraz trudność ich skalowania. Zespół Q-CERT badał ataki na systemy QKD i oceniał bezpieczeństwo protokołów QKD. Przetwarzanie końcowe zebranych nieprzetworzonych danych było podstawą do opracowania standardów sprzętu i oprogramowania umożliwiających ocenę bezpieczeństwa wdrożeń QKD. Dodatkowo badacze sklasyfikowali ataki na systemy QKD i zaproponowali środki zaradcze dla ataków przez oślepianie fotodiod lawinowych oraz ataków nasycenia w ciągle zmiennym systemie QKD. Ponadto opracowano również nowy system QKD wysokiej prędkości. W wyspecjalizowanych stacjach wzmacniaczy można bezpiecznie otrzymać parę splątanych fotonów, a przenoszone przez nie informacje można przekazać do innej pary splątanych fotonów. Kolejnym etapem będzie opracowanie systemów, które będą bezpieczne w całej sieci, a nie tylko na odcinku od punktu do punktu. Do tego momentu powinna zostać wdrożona platforma Q-CERT do oceny bezpieczeństwa systemów QKD. Wspólne standardy są dużym krokiem w kierunku przeniesienia technologii QKD na poziom dojrzałości, który umożliwi jej komercyjne wykorzystanie przy jednoczesnym zwiększeniu zaufania publicznego do technologii.
Słowa kluczowe
Sieci komunikacyjne, kwantowa dystrybucja klucza, mechanika kwantowa, bezpieczeństwo, Q-CERT, fotony splątane
