Skip to content

Kvantekrypto fra verdensrommet

oktober 14, 2008


ESA og ISS forsker på kvantekryptert kommunikasjon

I et samfunn med stadig mer avansert overvåkning kreves metoder for sikker kommunikasjon. Kvantekryptografi er siste våpen i en evig kamp mellom de som ønsker fortrolig kommunikasjon og de som ønsker muligheten for total overvåkning.

Teorien om en uknekkelig kode basert på kvantemekaniske prinsipper ble introdusert av Stephen Wiesner og hans forfalskningssikre kvantepenger allerede på 1960-tallet. Hans på den tiden latterliggjorte teori ble først bekreftet i 1988 da Charles Bennet bygde det første system for kvantekryptografi. Ved hjelp av måling av polariseringen hos fotoner greide Bennet å sende en kryptert melding mellom to datamaskiner plassert 30 cm fra hverandre.

Dagens utbredelse av fiberoptiske nettverk øker rekkevidden og mulighetene for kvantekryptert kommunikasjon. Bankene i Sveits benytter seg av slik kommunikasjon ved bankoverføringer og i universitetsbyen Durban i Sør Afrika bygges et kvantekryptert fiberoptisk nettverk for hele byen.

Rekkevidde en utfordring

Rekkevidden på dagens kvantekrypterte kommunikasjon er noen hundre meter, men forskning i regi av den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA) og den internasjonale romstasjonen (ISS) planlegger kvantekryptert kommunikasjon mellom romstasjonen og bakken. Utfordringene ligger i å kunne overføre protoner med laser uten for stort informasjonstap hele 1485 km gjennom atmosfæren.

Både IBM, HP, Toshiba og NEC forsker på kommersiell anvendelse av kvantekryptert kommunikasjon og etter hvert kvantedatamaskiner. Selskapet MagiQ leverer allerede kvantekrypterte kommunikasjonsløsninger med en prislapp på en million kroner og oppover. Markedet er i vekst siden tradisjonell kryptering lar seg knekke med tilstrekkelig datakraft, noe utviklingen innen distribuerte prosesser (distributed computing) har økt tilgangen på.

Umulig å avlytte

I prinsippet er kvantekryptert kommunikasjon umulig å avlytte. Kvantefysikkens prinsipp om at en hver observasjon vil påvirke systemet sørger for at et hvert forsøk på avlytting vil detekteres. Svakheten i et slikt system ligger alltid i instrumentene som brukes for måling av blant annet fotonpolariseringen. NTNU student Vadim Makarov demonstrerte nylig at det er mulig å lure systemet ved hjelp av en ekstern laser som teller fotoner ved endestasjonen uten å bli detektert. En svakhet som naturligvis rettes i neste generasjon av systemet.

Det store spørsmålet er når kvantedatamaskiner (DWave) blir tilgjengelige. Store fremskritt er gjort innen teoretisk forskning på såkalte qubits (quantum bits) og fotonbaserte prosessorer. Utfordringen ligger fortsatt i å kunne skalere opp systemene for praktisk bruk. Dagen det blir mulig vil all tidligere kryptering knekkes på sekunder. Da vil også fotonbaserte kvantebrikker erstatte dagens prosessorer og lagringsenheter.

—–
PS. Det er to ting jeg vil tilføye; ofte er det kun nøkkelen som er kvantekryptert. Andre systemer øker lengden på nøkkelen med jevne mellomrom for å dobbeltsjekke at linjen fortsatt er «ren». Det er også upresist å si at Makarov hacket gjennom å «telle fotoner». Hvis du ønsker detaljer på teknikken bak hacket kan du lese «Can Eve control PerkinElmer actively-quenched single-photon detector?» på Arxiv:

We show how PerkinElmer SPCM-AQR detector module can be controlled by an eavesdropper using bright optical pulses, by exploiting an obscure flaw in the detector electrical circuit. First experimental results are reported. This loophole may make possible an attack against quantum cryptosystems that use these detectors.

«I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics» – Richard Feynman. Eller den mer folkelige «den som sier han forstår kvantefysikk må være gal».

UPDATE:
«Quantum Cryptography: As Awesome As It Is Pointless», Wired.
«Cheap lenses could revolutionise quantum networks», New Scientist.

Kilder:
Innføring i kvantekryptografi (PDF).
Forskning ved NTNU.
«A quantum crack that wasn’t: new attack hits photon detector», Ars Technica.
‘Unbreakable’ quantum cryptography hacked without detection using lasers, TGDaily.
ESA og ISS med kvantekrypto. IEEE Spectrum.
Siste gjennombrudd innen kvantedatamaskiner, APS Physics.

Opprinnelig publisert på ITpro.no.

Legg igjen en kommentar

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s

%d bloggers like this: