Nors technologijų pasaulis laukia NIST naujausias „postkvantinės“ kriptografijos standartai šią vasarą lygiagrečiai dedamos pastangos ir plėtoti kriptosistemos kurie yra pagrįsti kvantine technologija – kas vadinama kvantinio rakto paskirstymas arba QKD sistemos.
Todėl Indija, Kinija ir daugybė technologijų organizacijų Europos Sąjungoje ir Jungtinėse Valstijose tiria ir kuria QKD ir svėrimo standartus besiformuojančiai kriptografijos alternatyvai. Ir didžiausias visų klausimas yra, kaip ir ar QKD tilps į tvirtą, patikimą ir visiškai ateičiai atsparią kriptografijos sistemą, kuri galiausiai taps pasauliniu saugaus skaitmeninio ryšio standartu 2030 m. Kaip ir bet kuriame naujame technologijų standarte, skirtingi žaidėjai reiškia pretenzijas dėl skirtingų technologijų ir tų technologijų įgyvendinimo. Ir daugelis didžiųjų žaidėjų siekia tokių skirtingų galimybių, nes šiuo metu jokia technologija nėra aiškus nugalėtojas.
Pagal Ciel QiNiujorke įsikūrusio tyrimo analitikas Rodžio grupėyra vienas aiškus QKD tyrimų ir plėtros lyderis – bent jau kol kas. „Nors Kinija greičiausiai turi pranašumą QKD pagrįstoje kriptografijoje dėl savo ankstyvų investicijų ir plėtros, kiti vejasi“, – sako Qi.
Dvi skirtingos „kvantiškai saugios“ technologijos
Šių įvairių kriptografijos pastangų centre yra skirtumas tarp QKD ir postkvantinės kriptografijos (PQC) sistemų. QKD yra pagrįstas kvantine fizika, kuri tai patvirtina susipainioję kubitai gali saugoti savo bendrinamą informaciją taip saugiai, kad bet kokios pastangos ją atskleisti būtų neišvengiamai aptinkamos. Susipainiojusių fotonų kubitų porų siuntimas į abu tinklo galus suteikia pagrindą fiziškai saugiems kriptografiniams raktams, kurie gali užrakinti per tą tinklą siunčiamus duomenų paketus.
Paprastai kvantinės kriptografijos sistemos yra sukurtos aplink fotonų šaltinius, kurie čirškia susipynusios fotonų poros– kur fotonas A, einantis vienu pluošto ilgiu, turi poliarizaciją, kuri yra statmena fotono B, besisukančio kita kryptimi, poliarizacijai. Šių dviejų fotonų gavėjai atlieka atskirus matavimus, kurie leidžia abiems gavėjams žinoti, kad jie ir tik jie turi bendrą informaciją, kurią perduoda šios fotonų poros. (Priešingu atveju, jei trečioji šalis būtų įsikišusi ir pirmiausia išmatavus vieną ar abu fotonus, subtilios fotonų būsenos būtų nepataisomai pakeistos prieš pasiekiant gavėjus.)
„Žmonės negali teoriškai numatyti, kad šie PQC algoritmai vieną dieną nebus pažeisti. -Dougas Finke’as, pasaulinis kvantinis intelektas
Šis bendras bitas, kurį turi du žmonės priešinguose linijos galuose, tampa 0 arba 1 naujajame slaptajame rakte, kurį abu gavėjai sukuria dalindamiesi vis labiau įsipainiojusiais fotonais. Sukurkite pakankamai bendrų slaptų 0 ir 1 tarp siuntėjo ir gavėjo, o šis slaptasis raktas gali būti naudojamas stiprios kriptografijos tipui, vadinamam vienkartinis padastai garantuoja saugų pranešimo perdavimą ir tik numatytas gavėjas.
Priešingai, postkvantinė kriptografija (PQC) remiasi ne kvantine fizika, o gryna matematika, kurioje naujos kartos kriptografiniai algoritmai yra skirti veikti įprastuose kompiuteriuose. Dėl didžiulio algoritmų sudėtingumo PQC apsaugos sistemos tampa praktiškai neįveikiamos, net ir kvantinis kompiuteris. Taigi NIST – JAV Nacionalinis standartų ir technologijos institutas– vystosi aukso standarto PQC sistemos kurie palaikys rytojaus postkvantinius tinklus ir ryšius.
Didžioji pastarojo požiūrio problema, sako Dougas Finke’as, Niujorke įsikūrusio vyriausiasis turinio pareigūnas Pasaulinis kvantinis intelektasyra tik PQC tikėjo (įjungta labai, labai geras, bet neklystantis įrodymas), kad jį negalėtų įlaužti visiškai išaugęs kvantinis kompiuteris. Kitaip tariant, PQC nebūtinai gali pasiūlyti žadėtą „kvantinį saugumą“.
„Žmonės negali teoriškai numatyti, kad šie PQC algoritmai vieną dieną nebus pažeisti“, – sako Finke. „Kita vertus, QKD – yra teorinių argumentų, pagrįstų kvantine fizika, kad negalite nutraukti QKD tinklo.
Beje, realaus pasaulio QKD diegimas vis dar gali būti nulaužti per šoninis kanalasįrenginių pagrindu ir kiti gudrūs išpuoliai. Be to, QKD taip pat reikalauja tiesioginės prieigos prie kvantinio laipsnio šviesolaidinio tinklo ir jautrių kvantinių ryšių technologijų, kurių nė viena šiandien nėra įprasta. „Kasdieniams dalykams, kad galėčiau siųsti savo kredito kortelės informaciją Amazon savo mobiliajame telefone, – sako Finke, – nenaudosiu QKD.
Kinijos ankstyvasis QKD švinas mažėja
Qi teigimu, Kinija iš pradžių galėjo pasirinkti QKD kaip savo kvantinių technologijų plėtros židinį iš dalies dėl to, kad JAV buvo ne nukreipdamas savo pastangas taip. „Strateginį dėmesį QKD gali lemti Kinijos noras užsitikrinti unikalų technologinį pranašumą, ypač kai JAV pirmauja PQC pastangose visame pasaulyje“, – sako ji.
Visų pirma ji atkreipia dėmesį į sustiprintas pastangas naudoti palydovines aukštyn ir žemyn nuorodas kaip laisvos erdvės kinų kalbos pagrindą. QKD sistemos. Kaip šaltinį minimas Kinijos „kvantų tėvas“, Pan JianweiQi sako: „Siekdama pasiekti pasaulinio kvantinio tinklo aprėptį, Kinija šiuo metu kuria vidutinio aukšto orbitos kvantinį palydovą, kuris turėtų būti paleistas apie 2026 m.
Vis dėlto iki šiol ribojantis veiksnys visose QKD sistemose yra jų didžiausia priklausomybė nuo vieno fotono, vaizduojančio kiekvieną kubitą. Netgi ne itin rafinuota lazeriai ir šviesolaidinės linijos negali išvengti atskirų fotonų pažeidžiamumo.
Šiandien nėra QKD kartotuvų, kurie aklai atkartotų vieno fotono kvantinę būseną, bet nepraleistų jokios skiriamosios informacijos apie pro juos einančius atskirus fotonus, o tai reiškia, kad kartotuvo negalėtų nulaužti klausytojai. Tačiau, sako Finke, tokia technologija yra pasiekiama, nors ir mažiausiai po 5–10 metų. „Tai tikrai ankstyvos dienos“, – sako jis.
„Nors Kinija greičiausiai turi pranašumą QKD pagrįstoje kriptografijoje dėl savo ankstyvų investicijų ir plėtros, kiti vejasi“. -Ciel Qi, Rodžio grupė
„Kinijoje jie turi 2000 kilometrų tinklą“, – sako Finke. „Tačiau jis naudoja šį dalyką, vadinamą patikimais mazgais. Manau, kad tinkle nuo Pekino iki Šanchajaus jų yra daugiau nei 30. Taigi galbūt kas 100 km jie turi šį įrenginį, kuris iš esmės matuoja signalą… ir tada jį regeneruoja. Tačiau patikimą mazgą turite rasti armijos bazėje ar kitur. Jei kas nors ten įsilaužs, jis gali įsilaužti į komunikacijas.
Tuo tarpu Indija, pasak jų, pasivijo Satyam Priyadarshyvyresnysis pasaulinio kvantinio intelekto patarėjas. Priyadarshy sako, kad Indijos Nacionalinė kvantinė misija apima QKD ryšių tyrimų planus, kurių tikslas galiausiai yra QKD tinklai, jungiantys miestus, nutolusius daugiau nei 2000 km, taip pat per panašaus nuotolio palydovinio ryšio tinklus.
Priyadarshy atkreipia dėmesį į vyriausybės QKD tyrimų pastangas, įskaitant Indijos kosmoso tyrimų organizaciją, ir privačių įmonių mokslinius tyrimus ir plėtrą, įskaitant Bengaluru įsikūrusią veiklą. kibernetinis saugumas tvirta QuNu laboratorijos. Priyadarshy sako, kad, pavyzdžiui, „QuNu“ dirbo su koncentratoriaus ir stipinų sistema, pavadinta „ChaQra“, skirta QKD. (Spektras taip pat išsiuntė prašymus pakomentuoti Indijos departamento pareigūnus Telekomunikacijosį kuriuos spaudos metu nebuvo atsakyta.)
„QKD ir PQC hibridas yra labiausiai tikėtinas kvantinio saugaus tinklo sprendimas. – Satyam Priyadarshy, Pasaulinis kvantinis intelektas
JAV ir Europos Sąjungoje taip pat dedamos panašios ankstyvosios stadijos pastangos. Susisiekė IEEE spektraspareigūnai iš Europos telekomunikacijų standartų institutas (ETSI); į Tarptautinė standartų organizacija (ISO); į Tarptautinė elektrotechnikos komisija (IEC); ir IEEE ryšių draugija patvirtintos iniciatyvos ir darbo grupės, kurios dabar siekia skatinti QKD technologijas ir besiformuojančius naujus standartus.
„Nors ETSI pasisekė turėti įvairių svarbių temų ekspertų, yra daug ką nuveikti“, – sako Martinas WardasToshiba’s vyresnysis mokslo darbuotojas Kembridžo tyrimų laboratorija Anglijoje ir pirmininkas QKD pramonės standartų grupė ETSI.
Keli šaltiniai, į kuriuos buvo kreiptasi dėl šio straipsnio, numatė tikėtiną ateitį, kai PQC greičiausiai bus numatytasis saugiausio ryšio standartas visame pasaulyje. kvantinis skaičiavimas. Tačiau PQC taip pat negali išvengti galimo Achilo kulno prieš vis galingesnius kvantinius algoritmus ir mašinas. Čia, kaip teigia šaltiniai, QKD galėtų pasiūlyti hibridinio saugaus ryšio, kurio vien PQC niekada negalėtų užtikrinti, perspektyvą.
„QKD užtikrina (teorinį) informacijos saugumą, o PQC įgalina mastelio keitimą“, – sako Priyadarshy. „QKD ir PQC hibridas yra labiausiai tikėtinas kvantinio saugaus tinklo sprendimas. Tačiau jis pridūrė, kad pastangos tirti hibridines QKD-PQC technologijas ir standartus šiandien yra „labai ribotos“.
Tada, sako Finke, QKD vis tiek galėtų tarti galutinį žodį, net ir pasaulyje, kuriame PQC išlieka pirmenybė. Jis pažymi, kad QKD technologijos kūrimas taip pat yra ateities kvantinio interneto pagrindas.
„Labai svarbu suprasti, kad QKD iš tikrųjų yra tik vienas viso kvantinio tinklo naudojimo atvejis“, – sako Finke.
„Yra daug programų, tokių kaip paskirstytasis kvantinis skaičiavimas ir kvantinių duomenų centrai bei kvantinių jutiklių tinklai“, – priduria Finke. „Taigi net tyrimai, kuriuos žmonės dabar atlieka QKD, vis dar yra labai, labai naudingi, nes daugelis tos pačios technologijos gali būti panaudotos kai kuriais kitais naudojimo atvejais.
Iš jūsų svetainės straipsnių
Susiję straipsniai visame internete