В статье, опубликованной в онлайн-журнале Nature Communications, физики из Центра квантовой динамики Гриффита демонстрируют возможность использования «квантового управления» для повышения безопасности данных на больших расстояниях, отпугивания хакеров и перехватчиков и решения проблем доверия с устройствами связи.«Квантовая физика обещает возможность абсолютно безопасной передачи информации, при которой данные вашей кредитной карты или другие личные данные, отправленные через Интернет, могут быть полностью изолированы от хакеров», — говорит руководитель проекта профессор Джефф Прайд.«В идеальном мире такая совершенно безопасная связь на большом расстоянии между любыми двумя сторонами проста.
Они могут совместно использовать сильно запутанные квантовые системы — такие как частицы света, называемые фотонами, — чтобы генерировать действительно случайные и невзламываемые коды.«К сожалению, в реальном мире две стороны не могут иметь достаточно сильную запутанность на больших расстояниях из-за потерь при передаче и обнаружении.
По мере того, как фотоны проходят через сеть связи, некоторые из них теряются, создавая лазейку для посторонних, чтобы атаковать их код».Резервное решение — и в центре внимания исследования Гриффита — квантовое управление, при котором измерение квантовой системы одной стороны изменяет или управляет системой, находящейся в ведении другой.
Профессор Прайд говорит, что, несмотря на то, что квантовое управление является более слабой формой запутанности, оно парадоксальным образом работает, чтобы поддерживать безопасность связи, одновременно допуская большие потери в реальном мире и устраняя необходимость абсолютного доверия к устройствам.«Квантовая запутанность — замечательный ресурс для безопасной и надежной связи, но вам нужно убедиться, что она действительно существует, чтобы быть уверенным, что любые подслушивающие не попадут в петлю», — говорит он.
«Наша новая технология делает это, не требуя какого-либо доверия к устройствам связи, и она должна работать в сценариях на большом расстоянии, где стандартные методы не работают».Команда Гриффита использовала специальные квантовые состояния фотонов для программирования измерительного устройства на каждом этапе отправки кода.Из-за «принципа неопределенности Гейзенберга», который гласит, что нельзя быть уверенным ни в положении, ни в скорости микроскопической частицы, хакер не может надежно определить эти квантовые состояния, даже если они взломали устройство.
Что примечательно, это означает, что им все еще можно безопасно пользоваться.В экспериментальной демонстрации были сконструированы измерительные устройства, представляющие две стороны, и они принимали запутанные фотоны от квантового источника. Другой источник фотонов, представляющий рефери, использовался для подготовки квантовых состояний для программирования одного устройства.
После многих прогонов протокола судья мог использовать результаты измерений с обеих сторон, чтобы выполнить математический тест на подлинное квантовое управление, как это сделал физик-теоретик Гриффит доктор Майкл Холл.«Команда показала, что протокол управления с квантовыми ссылками может соответствовать тестам на сильное сцепление, не требуя доверия к измерительным устройствам, и имеет дополнительное преимущество, заключающееся в устойчивости к шуму», — говорит д-р Холл, добавляя, что исследователи надеются использовать в демонстрации полного квантового безопасного кодирования.