Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Tajne klucze w kwantowych stanach światła

Fotony mają niezwykłe właściwości, dzięki którym idealnie nadają się do przenoszenia tajnych kluczy kodujących informacje, czyniąc je niemożliwymi do złamania. Finansowane przez UE badania polegały na opracowaniu metody dystrybucji takich tajnych kluczy w optycznych sieciach komunikacyjnych.
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.

Powiązane informacje

Słowa kluczowe

Sieci komunikacyjne, kwantowa dystrybucja klucza, mechanika kwantowa, bezpieczeństwo, Q-CERT, fotony splątane
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę