Уви, квантовите системи за връзка също може да се подслушват
Последно: 19 юни 2024 г. в 10:27
Шведски физици изясниха, че квантовата криптография не се явява абсолютно безопасна – оказва се, че най-разпространеният метод за „заплитане“ на частици при предаване на ключа е уязвим за „подслушване“, се казва в статия, публикувана в сп. Science Advances.
„Тази дупка в безопасността позволява да „подслушваш“ квантовия трафик, като в същото време оставаш невидим за изпращача и реципиента на сигнала. Първоначално демонстрирахме нейното наличие теоретично, а след това нашите колеги от Стокхолм успяха да установят на практика, че това може да се направи“, казва Ян-Оке Лърсон (Jan-Ake Larsson) от университета на Линшьопинг (Швеция).
Феноменът квантово заплитане се явява основа на съвременните квантови технологии. Това явление по-конкретно играе важна роля в системите за защитена квантова връзка – такива системи напълно изключват възможността за незабележимо „подслушване“ поради това, че законите на квантовата механика забраняват „клонирането“ на състоянието на частиците светлина.
Наскоро едновременно две групи физици създадоха устройства, позволяващи да се възстанови и усили частично загубен сигнал. Това породи опасения, че подобни уреди могат да помогнат на злосторници да „подслушват“ защитени линии за връзка, което, както смята швейцарският физик Никол Жизан, все пак е невъзможно да се направи.
Ларсон и колегите му установили, че всъщност има „дупки“ в квантовата връзка – те възникват още в процеса на формиране на ключа, с чиято помощ се шифрова информацията, предавана по обикновена линия за връзка.
Както обясняват физиците, повечето съвременни системи за квантова връзка шифроват сигнал, изработвайки два фотона, които се изпускат в различни посоки. По пътя към реципиента те преминават през специални интерферометри, които променят фазата на частиците по такъв начин, че всеки опит за подслушване на квантовия сигнал веднага да бъде открит.
Авторите на статията установили, че ослепяването на еднофотонните лавини диоди, приемащи този сигнал, позволява да се излъжат алгоритмите, които днес се използват за определяне на „честотата“ на сигнала и потвърждението на неговия квантов характер.
Схема на системата за квантова връзка. © Jogenfors et al. Sci. Adv. 2015;1:e1500793
Става дума за това, че почти всички детектори на фотони игнорират така наречените нули – частици светлина, които не са били поляризирани. Благодарение на това, ако се „забият“ тези детектори на нули в определен момент от времето, то тогава реципиентът ще смята сигнала за квантов, въпреки че той всъщност не е такъв.
Това позволява не само да се разчетат кодът и защитените от него данни, но и да се подмени и манипулира сигналът. Както отбелязват учените, главното е да не се престараваш в това – ако се прекали със светлината, то тогава детекторите ще показват 100% квантовост на сигнала, което ще предизвика подозренията на реципиента.
Доколко безизходна е такава ситуация? Ларсон и колегите му подчертават, че проблемът не е в квантовата физика, а в устройството и работата на уредите. Прости модификации – например обикновен индикатор на нивото на мощност на сигнала – могат да установят, че някой се опитва да „забие“ детекторите на фотони с обикновена неполяризирана светлина.
По-надежден начин за решаване на този проблем, отстраняващ неговата причина – избирателното „прочитане“ на фотоните, – ще бъде преходът от система с един канал за оптична връзка към две оптични влакна. Това значително ще увеличи стойността на системата за връзка, но отново ще я направи неуязвима, заключават физиците.
