Оптичні мережі поступово поширюються світом, і чим більше міст вони з’єднують, тим спокійніше почуватимуть себе користувачі. Адже шпигунам не вдасться легко зазирнути у їхнє приватне життя. На заваді цьому стануть закони фізики, а експерти кажуть, що з часом це може привести до появи глобального квантового інтернету.
Увагу ЗМІ та людей до шпигування спецслужб привернули відомості від колишнього співробітника Агентства національної безпеки США (АНБ) Едварда Сноудена. Він відкрив методику їхньої роботи та показав необхідність створення нових захищених ліній пересилання даних. Однак дослідники зрозуміли це ще раніше і працювали над ними. «Навіть до одкровень Сноудена ми вирішили, що назрівають якісь події, – каже працівник американської дослідницької організації Battelle Доне Хейфорд. – Тому ми почали шукати кращі способи обміну інформацією».
Вони запропонували технологію квантового розподілення ключів (QKD), яка передає фотони в певному стані для генерації безпечного криптографічного ключа. Останній потім можна відправити через звичайні канали зв’язку. Такий спосіб виявляється безпечнішим за звичайне шифрування, оскільки останнє спирається на складні математичні задачі. А їх хоча важко, проте можна вирішити, якщо мати достатньо потужні комп’ютери. При цьому будь-яка спроба перехопити квантовий ключ порушить стан фотонів, і про це дізнаються відправник з адресатом. Завдяки цьому вони не будуть використовувати викрадений пароль.
Подібні лінії з квантовим захистом вже з’єднали офіси Battelle в місті Колумбусі та Дубліні, відстань між якими складає 62 кілометри. Це була перша подібна комерційна лінія, за якою з’явилася нова в Женеві. Її створили разом з організацією ID Quantique, яка продає технологію QKD та допомогла убезпечити вибори в Швейцарії в 2007 році від злому.
Квантове шифрування поширюється
Локальні тестування нового способу шифрування пройшли успішно, і Battelle хоче перейти до масштабнішої перевірки. Для цього компанія хоче залучити місцеву оптоволоконну мережу в американському Дубліні. Якщо все пройде гладко, то наступним етапом стане під’єднання до захищеного квантами каналу офісу у Вашингтоні, відстань до якого становить понад 650 кілометрів.
На іншій стороні планети, у Китаї, вчені також з’єднують новою технологією захисту міста. Наукова група Університету науки та технології в місті Хефей створили захищену QKD мережу, яка об’єднала п’ять комп’ютерів у Хефеї та три в місті Вуху за 150 кілометрів. При цьому мережа пройшла через місто Чаоху. «З точки зору покриття, – каже один з науковців, – це найбільша квантова мережа у світі».
Досягнення науковців Хефея скоро можуть втратити статус рекорду, адже до 2016 року влада Китаю планує прокласти лінію у 2000 кілометрів між Пекіном та Шанхаєм. Однак така мережа буде досить дорогою, адже чим більше відстань між вузлами, тим нижча пропускна спроможність. Якщо вузли у Хефеї справлялися з передачею голосу в реальному часі, то на ділянці Хефей-Вуху можна було відправляти нові ключі не більше трьох разів на секунду.
Квантовий репітер на порятунок
Одним із способів вирішити проблему низької пропускної спроможності є встановлення пристрою під назвою квантовий репітер. Його необхідно ставити кожні 100 кілометрів через фізичні обмеження квантової фізики. Однак проблема в тому, що такого гаджета ще не існує в природі, і замість нього використовують довірений вузол з квантовим шифруванням, що значно ускладнює та здорожує всю систему.
Поява квантового репітера, за словами науковців, стане проривом, який принесе QKD звичайним користувачам. Через дорожнечу обладнання в квартири продовжать прокладати мідні дроти, однак у містах з’являться центри шифрування, які записуватимуть сотні тисяч ключів на дисковий носій користувача. Останній потім можна використати для авторизації на сервісах Google, Amazon тощо.
Проблема метаданих
Незважаючи на захищеність, технологія QKD не ховає сам факт наявності каналу комунікації. Едвард Сноуден казав, що спецслужби часто не читають зміст повідомлень, а просто збирають метадані – час, місце та ім’я людей у перемовинах. Цього досить, щоб встановити зв’язки між ними та відкрити зміст їхніх розмов без зазирання в тексти їхніх листів.
Фахівці QKD працюють над цим питанням. Наприклад, вони розробляють методи відправки крихітних порцій даних, пересилання яких майже неможливо засікти. Подібне стає можливим завдяки маскуванню квантового повідомлення під оптичний шум. Подібна ідея поки лише тестується в лабораторіях, однак з розвитком квантових мереж вона може перетворитись на основний спосіб відправки інформації в них.
За матеріалами: New Scientist
