Spis treści:

Co to jest kryptografia kwantowa?

Kryptografia kwantowa jest metodą wykonywania zadań kryptograficznych przy użyciu informatyki kwantowej. To stosunkowo nowa dziedzina nauki. Zajmuje się ona zagadnieniami z pogranicza informatyki i mechaniki kwantowej. Bada możliwości wykorzystania układów kwantowych do przetwarzania i bezpiecznego przesyłania informacji.

W przypadku kryptografii kwantowej podejście do szyfrowania jest odmienne niż w dotychczas znanych metodach. To nie wiadomość jest szyfrowana za pomocą fizyki kwantowej. Fizyka kwantowa gwarantuje po prostu bezpieczną transmisję klucza.

Przeczytaj również: Eksperyment Calhouna. Czy tak wyglądałaby także utopia ludzi?

Czym jest kwantowy generator liczb losowych?

Kwantowy generator liczb losowych (QRNG) jest urządzeniem wykorzystującym zasadę działania polaryzacji światła i kryształy spolaryzowane prosto lub ukośnie. Dzięki tej metodzie foton „wpuszczony” do generatora po jego „opuszczeniu” jest losowo zmieniany i nie niesie już żadnej informacji o poprzedniej polaryzacji.

Urządzenia tego typu mają obecnie rozmiar średniej wielkości drukarki. Prowadzone są jednak próby miniaturyzacji tej technologii do wielkości chipa. Kwantowy generator liczb losowych pozwala na generowanie kluczy szyfrujących, które są:

  • ciągiem wartości binarnych (0 i 1);
  • długie jak szyfrowana wiadomość;
  • użyte tylko raz;
  • znane wyłącznie uprawnionym osobom;
  • losowe.

Jak działa kryptografia kwantowa?

Kryptografia kwantowa wykorzystuje losowo zmieniane fotony jako nośniki informacji. Dzięki temu możliwe jest wykrycie podsłuchu na łączu. W jaki sposób? Sprawdzana jest długość ciągu bitów (składających się z 0 i 1). Jeśli różnią się one od siebie, oznacza to, że na łączu nastąpiło przekłamanie. Spowodowane jest ono najprawdopodobniej podsłuchem.

Co dzieje się po wykryciu próby złamania kodu kryptografii kwantowej? W takiej sytuacji kodowanie rozpoczyna się od początku. Oznacza to więc, że na poziomie kwantowym nie ma możliwości pasywnego podsłuchu. Mówiąc prościej – nie można komunikatu zaszyfrowanego kryptografią kwantową oglądać czy podsłuchiwać niezauważenie.

Przeczytaj również: Szlak szczurów. Jak nazistowscy zbrodniarze uciekali do Ameryki Południowej i kto im w tym pomagał?

Kryptografia kwantowa na przykładzie

W kryptografii kwantowej każda próba szpiegowania zaburza przekaz. Co więcej, jest też sygnalizowana stronom, między którymi przesyłana jest wiadomość. Trudno to zrozumieć? Wyobraź sobie, że zaszyfrowana tą metodą jest rozmowa w przestrzeni publicznej.

Podczas dialogu dwie osoby wysyłają do siebie określone „komunikaty”, czyli stany kwantowe. Osoby postronne mogą je „usłyszeć”, a więc mieć do nich dostęp. Nie będą one jednak w stanie ich „zrozumieć”, a więc ich rozszyfrować. W wyniku próby podsłuchiwania przekaz zostanie zaburzony, czyli zmieniony. Rozmówcy dowiedzą się też, że ktoś próbował ich szpiegować.

Kim jest prof. Artur Ekert?

Ojcem kryptografii kwantowej nazywany jest prof. Artur Ekert. Ten światowej sławy fizyk, matematyk oraz kryptolog pochodzi z Wrocławia. Od wielu lat mieszka za granicą, gdzie pracuje w renomowanych ośrodkach akademickich (był profesorem m.in. na Uniwersytecie w Cambridge). Zajmuje się aktywnie rozwojem technologii informatycznych, w tym kryptografią kwantową.

Prof. Artur Ekert studiował na Uniwersytecie Jagiellońskim i Uniwersytecie Oksfordzkim. Na tej drugiej uczelni do dziś jest profesorem Instytutu Matematyki. Jest też szefem Centrum Technologii Kwantowych Uniwersytetu w Singapurze. Był wielokrotnie nagradzany i odznaczany za zasługi dla rozwoju nauki. Otrzymał m.in. Medal Maxwella, Nagrodę Kartezjusza, Medal Hughesa i był wymieniany jako jeden z kandydatów do Nagrody Nobla.

Przeczytaj również: Uran. To trzeba o nim wiedzieć

Czy kryptografia to bezpieczna metoda szyfrowania?

Obecnie nie jest znana bezpieczniejsza metoda szyfrowania niż kryptografia kwantowa. Nie jest ona jednak jeszcze powszechnie dostępna. Kto wykorzystuje kryptografię kwantową? Dostęp mają do niej przede wszystkim niektóre wielkie instytucje finansowe. Pojawiają się pogłoski, że technologia ta zainteresowała również Biały Dom. Według naukowców z powodzeniem można kryptografię kwantową stosować tam, gdzie istotne jest bezpieczeństwo komunikacji.

Z pewnością, choć brak na to dowodów, jest ona kluczowa dla infrastruktury krytycznej. Korzystają z niej lub wkrótce będą m.in. agencje wywiadowcze, policja i firmy energetyczne. Kryptografia kwantowa leży też w sferze zainteresowań całej branży gier losowych. Czy to bezpieczna metoda szyfrowania? Jak dotąd, tak. Badacze pracują jednak nad komputerami kwantowymi, które będą wykorzystywane m.in. do łamania szyfrów kwantowych.


Rozwiąż nasze quizy:

QUIZ ortograficzny. Czy wiesz, jak zapisać te rzadko używane wyrazy?

Bardzo trudny QUIZ z wiedzy ogólnej. Nieliczni zdobywają 100 proc.

QUIZ: Byłeś uczniem w PRL? Z łatwością odpowiesz na te pytania, choć przy 9. może być różnie