Спутник Micius войдет в историю науки, технологий и криптографии, ведь он помог совершить первый в истории сверхзащищенный видеовызов. Ученые из Китая, которые звонили австрийским коллегам, могли быть уверены, что их гарантированно никто не прослушивает. Ведь они использовали квантовое шифрование, которое невозможно взломать в принципе.
Первый защищенный квантовый видеозвонок состоялся между президентом Китайской академии наук Чунли Баи и президентом Австрийской академии наук Антоном Зеилингером.
Уверенность в безопасности квантовой связи дает сама физика, а именно квантовая механика, взаимная запутанность частиц и суперпозиция. В упрощенном виде это выглядит так, что квантовые частицы при взаимодействии с наблюдателем изменяют свои параметры. Если такой наблюдатель – шпион, отправитель и получатель будут знать, что с сигналом кто-то взаимодействовал.
Спутник Micius одновременно отправляет запутанные пары фотонов в Австрию и Китай. В качестве проверки безопасности выступает заранее известная поляризация света. Получатели считывают эти параметры и отправляют свои результаты обратно на спутник. Micius сверяет их с теми, которые он установил при отправке. Если линию прослушивали, параметры будут отличаться. Если параметры совпадают – линия защищена, и спутник создает ключи шифрования. С их помощью можно шифровать и расшифровывать данные для видеовызова.
Мало кто задумывается, однако почти каждая передача информации по цифровым каналам ведется в зашифрованном виде. Это касается мобильных телефонов, перевода денег и даже результатов поиска. Google, например, снижает рейтинг веб-ресурсов, которые не используют шифрование.
Когда какое-то сообщение защищают криптографией, для его чтения нужен ключ – очень большое число из десятков или даже сотен разрядов. Найти его подбором на обычных компьютерах занимает много времени, поскольку нужно перебрать миллиарды вариантов и обсчитать их через сложные математические формулы.
Поэтому даже суперкомпьютеры не могут обеспечить приемлемое время расшифровки для длинных ключей. Например, популярный алгоритм шифрования RSA с длиной ключа 768 бит можно сломать за два года при помощи системы из нескольких сотен компьютеров. Однако те, кто пользуется данным шифром, уже давно перешли на ключ длиной 2048 бит, а кому нужна большая защита – внедряют 4096 битов.
Но имеющееся шифрование все же можно сломать, и это становится актуальной проблемой с развитием сверхбыстрых квантовых компьютеров. Поэтому ученые работают над квантовой криптографией и связью, которые невозможно прослушать в принципе. Подобные линии с квантовой защитой уже соединили офисы компании Battelle в городе Колумбусе и Дублине, расстояние между которыми составляет 62 километра. Это была первая подобная коммерческая линия, по которой появилась новая в Женеве. Ее создали совместно с организацией ID Quantique, которая продает технологию QKD и помогла обезопасить выборы в Швейцарии в 2007 году от взлома.
Главная проблема квантовой связи сегодня – сложная инфраструктура и низкая скорость пересылки данных. Именно поэтому чаще всего квантовым способом защищают только ключи шифрования.
