Здійснили перший відеодзвінок з квантовим шифруванням

Упевненості в безпеці квантового зв’язку дає сама фізика, а саме – квантова механіка, взаємна заплутаність часток та суперпозиція

Супутник Micius увійде в історію науки, технологій та криптографії, адже він допоміг здійснити перший в історії надзахищений відеодзвінок. Учені з Китаю, які телефонували австрійським колегам, могли бути впевненими, що їх гарантовано ніхто не прослуховує. Адже вони використовували квантове шифрування, яке неможливо зламати в принципі.

Перший захищений квантовий відеодзвінок відбувся між президентом Китайської академії наук Чунлі Баі та президентом Австрійської академії наук Антоном Зеілінгером.

Упевненості в безпеці квантового зв’язку дає сама фізика, а саме – квантова механіка, взаємна заплутаність часток та суперпозиція. У спрощеному вигляді це виглядає так, що квантові частки під час взаємодії зі спостерігачем змінюють свої параметри. Якщо такий спостерігач – шпигун, відправник та отримувач знатимуть, що із сигналом хтось взаємодіяв.

Супутник Micius одночасно відправляє заплутані пари фотонів в Австрію та Китай. Перевіркою безпеки виступає заздалегідь відома поляризація світла. Отримувачі зчитують ці параметри та відправляють свої результати назад на супутник. Micius звіряє їх з тими, що він встановив під час відправлення. Якщо лінію прослуховували, параметри відрізнятимуться. Якщо параметри збігаються – лінія захищена, і супутник створює ключі шифрування. З їхньою допомогою можна шифрувати та розшифровувати дані для відеодзвінка.

Мало хто замислюється, проте майже кожна передача інформації за цифровими каналами ведеться в зашифрованому вигляді. Це стосується мобільних телефонів, переказу грошей та навіть результатів пошуку. Google, наприклад, знижує рейтинг веб-ресурсів, які не використовують шифрування.

Коли якесь повідомлення захищають криптографією, для його читання потрібен ключ – дуже велике число з десятків або навіть сотень розрядів. Знайти його підбором на звичайних комп’ютерах займає багато часу, оскільки потрібно перебрати мільярди варіантів та обрахувати їх через складні математичні формули.

Тому навіть суперкомп’ютери не можуть забезпечити прийнятний час розшифровування для довгих ключів. Наприклад, популярний алгоритм шифрування RSA з довжиною ключа в 768 бітів можна зламати за два роки за допомогою системи з декількох сотень комп’ютерів. Проте ті, хто користується цим шифром, уже давно перейшли на ключ довжиною 2048 бітів, а кому потрібний більший захист – впроваджують 4096 бітів.

Але наявне шифрування все ж можна зламати, і це стає актуальною проблемою з розвитком надшвидких квантових комп’ютерів. Тому науковці працюють над квантовою криптографією та зв’язком, які неможливо прослухати в принципі. Подібні лінії з квантовим захистом уже з’єднали офіси компанії Battelle у 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 у 2007 році від злому.

Головна проблема квантового зв’язку сьогодні – складна інфраструктура та низька швидкість пересилання даних. Саме тому найчастіше квантовим способом захищають лише ключі шифрування.