Квантовая криптография становится абсолютно неуязвимой

  cnews.ru
  

Фредерик Гроссан (Frederic Grosshans) из института оптики в г. Орсэ (Франция) предложил и наглядно продемонстрировал методику, позволяющую шифровать сообщения с помощью импульсов, состоящих из нескольких сот фотонов. На безопасность подобной методики шифрования не влияет даже ослабление сигнала при передаче его на большие расстояния.

Шифрование сообщений в криптографии осуществляется посредством умножения чисел, его составляющих, на определенный множитель. Для дешифрования сообщения адресат должен знать другой множитель - так называемый "ключ". Ключ связан с первым множителем, и, естественно, должен оставаться секретным.

В большинстве методик квантовой криптографии ключ представляет собой последовательность отдельных фотонов. Для задания его значения отправитель (обычно на профессиональном сленге шифровальщиков обозначается как Элис) должен выбрать поляризацию каждого фотона (из нескольких возможных неортогональных направлений), а затем передать фотон получателю (обычно обозначаемому как Боб). В соответствии с квантовой механикой поляризация каждого данного фотона может быть точно определена только в том случае, если Боб будет измерять ее в том же направлении, что и Элис. В противном случае правильное значение может быть получено только приблизительно в 50% случаев.

Для определения ключа Боб измеряет поляризацию каждого фотона в произвольном направлении и (по телефону) сообщает Элис, какое именно измерение он произвел. Та отвечает ему, какие именно значения поляризации были определены правильно - в дальнейшем фотоны именно с этими значениями поляризации они будут использовать в качестве ключа при передаче шифрованных сообщений. Сравнивая фрагменты ключа по открытому каналу передачи информации, они могут сбить с толку предполагаемого шпиона (под именем Ив), поскольку каждое измерение ключа, произведенное ею, приведет к изменению значений поляризации. Квантовая механика утверждает, что Ив не сможет одновременно и получить точную копию ключа, и передать его Бобу.

Правда, создание источников отдельных фотонов представляет собой весьма и весьма непростую задачу. Чтобы обойти эту трудность, Грошан и его сотрудники предложили использовать средние значения амплитуды и фазы электрического поля группы фотонов, а не отдельного кванта света. Как и поляризация отдельного фотона, эти переменные связаны друг с другом принципом неопределенности. Однако, в отличие от поляризации отдельного фотона, который может принимать одно из двух значений вдоль каждого определенного ортогонального направления, эти переменные могут принимать непрерывный ряд значений.

Исследования возможности использования переменных, принимающих непрерывный ряд значений, в квантовой криптографии ведутся одновременно несколькими группами. Однако только группе Гроссан удалось наглядно продемонстрировать перспективы их использования в криптографии, а также разработать аппаратное и программное обеспечение, необходимое для работы с квантовым ключом. Поскольку в данной системе измеряется непрерывный ряд значений, уже не является обязательной регистрация каждого переданного фотона. В ходе экспериментальной демонстрации возможностей системы исследователям удалось обеспечить передачу зашифрованных данных со скоростью 75 Кбит в секунду - и это несмотря на то, что более половины фотонов терялось при передаче.

Подобная схема потенциально обладает намного большим быстродействием, чем схемы со счетом единичных фотонов. Это делает ее, по мнению разработчиков, весьма привлекательной для высокоскоростной передачи данных с высокой степенью секретности на небольшие расстояния - менее 15 км. Перспективы ее использования на больших дистанциях требуют дополнительного изучения.