Квантовая криптография поражает полосу обгона

Помогают ли для онлайновых счетов или военных тайн, схемы шифрования сохранить цифровую связь безопасной. В последние годы физики и инженеры развивали методы, которые передают uncrackable, кодируют сообщения в отдельных частицах света или фотоны. Теперь, одна бригада взяла такую квантовую криптографию долгий шаг вперед путем демонстрации системы, это достаточно быстро для шифровки видео передачи. “С прикладной точки зрения это очень важно”, говорит Хои-Квонг Ло, физик в университете Торонто в Канаде.Цифровое сообщение состоит из длинной вереницы нолей и и может быть зашифровано во многих отношениях.

Например, каждый бит может быть добавлен с одним от потока случайных нолей и, названных ключом. Добавление ключа однажды зашифровывает сообщения; при добавлении его второй раз восстанавливает его.

Пока два люди, разделяющие тайну, скажем, «Элис» и «Боб», не снова используйте ключ, этот метод «шифра Вернама» uncrackable. Однако Элис должна так или иначе передать ключ к Бобу ни с кем перехватывающим его.Сообщения в Интернете закодированы в другом отношении, с помощью так называемого шифрования открытого ключа. Короче говоря сообщение скремблируется путем управления им через математическую функцию, которой это легко управлять вперед, но очень трудный бежать назад.

Однако нет никакой гарантии, что, учитывая достаточную вычислительную мощность, хакер не найдет способ взломать такую схему.Так называемое квантовое распределение ключа (QKD) гарантировало бы абсолютную безопасность по существу, позволив Элис и Бобу передать ключ для шифрования шифра Вернама прямо под носом соглядатая, «Канун». Исследователи развили несколько протоколов, все из которых эксплуатируют фундаментальное свойство квантовой механики: обычно не возможно измерить состояние частицы как фотон, не изменяя его.

Это означает, что, если Элис кодирует ключ в фотонах правильным способом, Ив не будет в состоянии перехватить и измерить фотоны, не показывая ее присутствие Элис и Бобу.Исследователи разрабатывали такие системы больше десятилетия, и в 2008 они соединили шесть из них вместе для формирования элементарной квантовой сети в Вене. Теперь, производитель электроники, Toshiba, один из участников в таком случае, повысил уровень, который его система может распределить части ключа через 50-километровое волокно к мегабиту в секунду, от нескольких килобит в секунду, говорит Эндрю Шилдса, прикладного физика и помощника управляющего директора в Toshiba Research Europe Ltd. в Кембридже, Соединенное Королевство.

Бригада также показала, что система может бежать постоянно в течение 36 часов, намного дольше, чем несколько минут, ранее достигнутых при ставке мегабита в секунду, сообщает это сегодня в Прикладных Письмах о Физике.Ключ к управлению быстрее является лучшим датчиком фотона, говорит Шилдс. Системы Toshiba используют устройства, известные как фотодиоды лавины полупроводника, в которых фотон поражает немного полупроводника для вызова «лавины» электрического заряда.

Это занимает время для той лавины, чтобы построить и пройти, который ограничивает уровень датчика. Новые фотодиоды могут ощутить меньшие обвалы и, следовательно, бежать быстрее, говорит Шилдс. Для хранения системы, бегущей в течение многих часов за один раз, бригада Toshiba также осуществила систему обратной связи для протяжения определенного оптоволокна длиной в метры в датчиках Элис и Боба несколькими миллимикронами, таким образом сохранив отношение тех длин постоянным к нескольким частям в миллиарде. Без такой стабилизации ключевое распределение должно было бы остановить каждые несколько минут, чтобы позволить оборудованию перекалибровать себя.

Новая система получит попытку в октябре как часть Токио Сеть QKD, в которой исследователи будут использовать различные системы для соединения двух зданий, принадлежащих Национальному Институту Японии Информационно-коммуникационных технологий и трех других зданий. Масахайд Сасаки, физик в институте, говорит, что способность обращаться с видео конференц-связью является ключевой для высококачественных заявлений, таких как правительственные коммуникации. Предыдущие системы могли обращаться только с голосовой конференц-связью, говорит он.У исследователей все еще есть способ пойти для достижения конечной цели абсолютно механической квантом сети, как бы то ни было.

В существующих системах секретное сообщение должно по существу восстанавливаться и повторно скремблироваться в каждом узле в сети, которые тогда потенциально ранимы для нападения. В конечном счете разработчики надеются быть в состоянии передать тонкую механическую квантом связь, названную запутанностью от Элис Бобу через промежуточные узлы так, чтобы только Боб когда-либо был бы в состоянии расшифровать сообщение Элис. Такая сеть требует устройств, названных квантовыми ретрансляторами, которые должны все же быть развиты.

Без квантовых ретрансляторов существующая система защищает только оптоволокно между узлами. Однако, те – наиболее выставленная часть любой сети и все более и более ранимы для нападения. «Как ни странно», Сасаки говорит, “трансгрессии [сделали для] QKD, такой как новые датчики фотона с очень низким шумом, оптическими схемами с низким уровнем потерь, и так далее., мог сделать [такие нападения] возможными”.


Блог Александрии