Ученые устранили недостатки в системе безопасности квантовой криптографии

Исследователи из компании Тoshiba представили новое решение для систем квантовой криптографии, которое устраняет недостатки в системе безопасности и делает криптографию исключительно надежной.

Ученым удалось усовершенствовать систему распределения квантового криптографического ключа (QKD). Квантовая криптография способна обеспечить абсолютный уровень защиты при передаче криптографического ключа в оптических сетях, однако существующие системы имеют уязвимые места, которыми в принципе могут воспользоваться злоумышленники.

В частности, лазерный диод, генерирующий отдельные фотоны для передачи квантовых ключей, может иногда излучать и несколько фотонов в одном импульсе. В такой ситуации хакер может использовать часть этого "дефектного" импульса и измерить состояния фотонов в нем, определив тем самым квантовый ключ.

Оставшаяся часть импульса излучения дойдет до адресата, который не узнает, что квантовый ключ расшифрован. Более того, хакер может даже вообще заблокировать возможность передачи однофотонного импульса и встроить в оптическую сеть устройство, разрешающее передачу только многофотонных импульсов, в которых можно перехватывать и расшифровывать квантовые ключи.

Ученые из Toshiba предложили и уже реализовали новый вариант распределения квантовых ключей, в котором фотонные импульсы, передающие информацию, иногда заменяются ложными импульсами, генерируемыми случайным образом. В среднем интенсивность этих импульсов ниже, чем у основных, и они лишь в очень редких случаях несут два или более фотонов.

Доля этих ложных импульсов известна отправителю и получателю, но неизвестна хакеру. Если хакер попытается внедриться в оптическую сеть и перехватить часть фотонов, это неизбежно скажется на соотношении истинных и ложных импульсов, и сам факт перехвата информации будет установлен.

Введение ложных импульсов имеет и другой положительный аспект. Можно увеличить интенсивность и скорость генерации истинных импульсов, не опасаясь случайного возникновения нескольких фотонов в импульсе. Ученые продемонстрировали реальную оптическую сеть, в которой скорость распределения квантовых ключей была увеличена в 100 раз, а расстояние, на которое они передавалось, возросло до 25 км. Скорость передачи информации в этой сети достигла 5,5 кбит/с - рекордное значение для систем распределения квантовых ключей.

Toshiba представила еще один способ усовершенствования систем QKD, который в будущем может обеспечить дальнейший рост скорости передачи информации. Способ основан на применении нанотехнологий при производстве лазерного диода путем введения квантовых точек. Новые диоды будут генерировать только однофотонные импульсы света, и у хакеров не останется никаких возможностей для перехвата. Способ пока находится в стадии разработки, и ученым уже удалось в опытных образцах снизить в несколько раз число многофотонных импульсов, сообщает PhysOrg.