От киберпреступников будущего защитит высокоскоростное квантовое шифрование

От киберпреступников будущего защитит высокоскоростное квантовое шифрование

Работы по созданию новейших квантовых компьютеров идут полным ходом. Но многие специалисты смотрят на эти технологии с опаской. Ведь с появлением сверхбыстрых вычислительных машин хакеры смогут взламывать любые стандартные коды, используемые для шифрования данных в Интернете. Команда учёных из Университета Дьюка, Университета Огайо и Окриджской национальной лаборатории разработала систему, которая уже сегодня может надёжно защитить данные в существующих цифровых сетях.

«У нас уже есть функционирующие квантовые компьютеры, и, скорее всего, в ближайшем будущем они смогут разрушать существующие криптографические коды, — говорит соавтор нового исследования Даниэль Готье (Daniel Gauthier), профессор физики в Университете Огайо. – Нам действительно необходимо задуматься о различных методах, которые могут быть использованы для защиты Интернета».

Сегодня хакеры могут довольно просто перехватить информацию о ваших банковских переводах и покупках в интернет-магазинах, но благодаря системам защиты эти данные будут выглядеть как бессмысленный набор символов. Любая личная информация в Сети кодируется с помощью одного из шифровальных ключей, а затем принимающий компьютер использует тот же (или связанный с ним) ключ для расшифровки сообщения. Чтобы сохранить данные в секрете, доступ к ключу должен быть только у передающей и принимающей стороны.

Узнать чужой ключ можно незаметно, но не в случае квантового распределения ключей. Оно основано на одном из базовых принципов квантовой запутанности двух частиц, когда попытка измерить свойства одной из них неизбежно вызывает изменение состояния не только измеряемой частицы, но и запутанной с ней в пару. Соответственно, любую попытку перехвата можно будет заметить.

Эта технология была описана ещё в 1984 году, но только сейчас появляются первые реальные приложения. Например, летом 2017 года китайский спутник отправил запутанные фотоны на две наземные станции, расположенные на расстоянии 1203 километров друг от друга. Но, к сожалению, большинство существующих квантовых передатчиков работает со скоростью до нескольких сотен килобит в секунду. Это слишком медленно, чтобы надёжно зашифровать телефонный звонок или потоковое видео.

Устройство, разработанное Нурулом Таймуром Исламом (Nurul Taimur Islam) из Университета Дьюка и его коллегами, также как и многие похожие системы использует лазер для кодирования информации в отдельных фотонах света. Но теперь физики нашли способ передавать данные гораздо быстрее. Регулируя время высвобождения фотона и его фазу, учёные помещают в каждую частицу не один, а два бита. Этот трюк в сочетании с новейшим высокоскоростным детектором позволяет увеличить скорость передачи в 5-10 раз по сравнению с другими методами.

В идеальных условиях квантовое распределение ключей будет абсолютно безопасным, так как любая попытка взлома вызовет ошибки передачи, которые мгновенно зафиксирует приёмник. Но ошибки в работе оборудования открывают лазейки, которыми могут воспользоваться хакеры. Исследователи тщательно проанализировали все элементы системы в поисках уязвимых мест и убедились в её высокой надёжности.

Новая технология позволяет передавать квантовые ключи шифрования по обыкновенным оптоволоконным линиям, а значит, её можно легко интегрировать в существующую цифровую инфраструктуру. А главное, почти все необходимые компоненты можно найти в продаже.

«Всё это оборудование, кроме однофотонных детекторов, уже используется в телекоммуникационной отрасли, и, вероятно, мы сможем разместить передатчик и приёмник в коробке размером с компьютерный процессор», — говорит Ислам.

Подробнее с результатами работы учёных можно ознакомиться, прочитав статью, опубликованную в журнале Science Advances. А все самые интересные материалы о последних достижениях в области квантовой физики, квантовых вычислений и компьютеров на их основе собраны в специальном разделе проекта «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru).

18:05
RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!