Κβαντική κρυπτογραφία σε κοινές οπτικές ίνες ευρυζωνικότητας.

Χιλιάδες χιλιόμετρα υφιστάμενων ινών μπορεί να χρησιμοποιηθούν
για τη μεταφορά κβαντικών κωδικών.

"Κώδικες που δεν σπάνε", με την αξιοποίηση του κλάδου της φυσικής που ονομάζεται κβαντομηχανική μεταδίδονται σε χιλιόμετρα ινών ευρυζωνικότητας.

Η "κβαντική κατανομή κλείδας"  μέχρι τώρα χρειαζόταν μια ειδική ίνα διαφορετική από εκείνη που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά δεδομένων.

Η τεχνική, που αναφέρεται στο Physical Review Χ, δείχνει πώς να αφαιρέσουμε κανονικές ροές δεδομένων από το πολύ πιο αμυδρό και πιο ευαίσθητο κβαντικό σήμα.

Μπορούμε να έχουμε την καλύτερη κρυπτογράφηση, που χρησιμοποιείται σε πολλές επιχειρήσεις και ακόμη και τα σπίτια.

Η ιδέα της κβαντικής κατανομής κλείδας ή QKD βασίζεται στην κατανομή ενός κλειδιού μεταξύ δύο μερών - μια μικρή σειρά δεδομένων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βάση για την κωδικοποίηση πολύ μεγαλύτερων ποσοτήτων.

Μικροσκοπικοί, αμυδροί παλμοί φωτός λέιζερ χρησιμοποιούνται στη προσπάθεια να δημιουργήσουν μεμονωμένα φωτόνια -θεμελιώδεις μονάδες του φωτός- με δεδομένη ευθυγράμμιση ή πόλωση. Δύο διαφορετικές πολώσεις μπορεί να ενεργήσουν όπως τα 0 και 1 των κανονικών ψηφιακών δεδομένων, αποτελώντας έτσι, ένα μέσο για να μοιραστούν ένα κρυπτογραφικό κλειδί.

Αυτό που το καθιστά σίγουρο είναι ότι αυτή τη στιγμή μόνο φωτόνια έχουν παρατηρηθεί, να αλλάζουν αμετάκλητα. Ένας υποκλοπέας, που προσπαθεί να υποκλέψει το κλειδί θα βρεθεί έξω.

Μέχρι σήμερα στέλναμε αυτά τα εξασθενημένα, λεπτά κβαντικά κλειδιά σε ειδικές οπτικές ίνες, τις επονομαζόμενες "σκοτεινές ίνες", χωρίς τη παρουσία άλλου φωτεινού σήματος.

Αυτά ήταν μία πολύ δαπανηρή προοπτική για τους χρήστες, που έπρεπε να εγκαταστήσουν ή να μισθώσουν μία ξεχωριστή ίνα.

Έτσι, οι ερευνητές προσπάθησαν να βρουν τρόπο να εφαρμόσουν αυτή τη τεχνική σε κοινές, "lit" οπτικές ίνες ανταγωνιστικά με παλμούς δεδομένων εκατομμυρίων φωτονίων.

Τεμαχισμός του χρόνου

Τώρα ο Andrew Shields του Cambridge Research Laboratory της Toshiba και οι συνεργάτες του έχουν βρει την λύση: τεμαχίζοντας τα κβαντικά κλειδιά φωτονίων έξω από την ίνα εξετάζοντας μόνο ένα μικρό κομμάτι του χρόνου.

Ο Δρ Shields και η ομάδα του ανέπτυξε ανιχνευτές του χρησιμεύουν για να πιάνουν ένα μόνο φωτόνιο κάθε φορά, καθώς και μια "πύλη" που ανοίγει για μόλις ένα δέκατο του ενός δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου - ακριβώς τη στιγμή που φτάνουν τα σήματα από κβαντικά κλειδιά φωτονίων, ένα προς ένα.

Η ομάδα έχει πετύχει μετάδοση δεδομένων με κβαντικά κλειδιά σε megabit ανά δευτερόλεπτο, όλο αυτό το διάστημα με τη συγκέντρωση gigabit ανά δευτερόλεπτο κανονικών δεδομένων.

"Το να προσπαθείς να χρησιμοποιήσεις τέτοιου είδους χαμηλής στάθμης σήματα σε "αναμμένες ίνες" μοιάζει μάλλον σαν να προσπαθείς να δεις τα αστέρια, ενώ κοιτάζεις τον ήλιο", δήλωσε ο ειδικός σε θέματα ασφάλειας υπολογιστών Alan Woodward από το Πανεπιστήμιο του Surrey.

"Αυτό που οι ερευνητές έχουν ανέπτυξαν είναι να χρησιμοποιήσουν μια τεχνική που να αλλάζει γρήγορα μεταξύ των διαφόρων πηγών φωτός με τη χρήση της ίνας έτσι ώστε η μια πηγή να μη πλημμυρίζει την άλλη," δήλωσε στο BBC.

Τα περισσότερα συστήματα QKD επί του παρόντος
περιορίζονται σε αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκες
εργαστηρίου.

Ο Paul Townsend του University College Cork επικεφαλής της έρευνας που δημοσιεύθηκε στο New Journal of Physics το 2011 είχε στόχο να κάνουν το ίδιο τέχνασμα σε άνω των 10 χλμ.ίνες - αλλά το η νέα δουλειά πραγματοποιήθηκε σε 90χλμ ινών με ρυθμούς δεδομένων εκατοντάδες φορές υψηλότερες.

"Το έργο αυτής της ομάδας, της δικής μας και άλλων δείχνει πώς να αντιμετωπίσει μερικά από τα κρίσιμα πρακτικά προβλήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν, προκειμένου να πάρει QKD έξω από το εργαστήριο και σε πραγματικά δίκτυα οπτικών ινών", δήλωσε στο BBC."Πρόκειται για μια σημαντική πρόοδο στο θέμα αυτό."

Τα χρηματοπιστωτικά ιδρύματα είναι πιθανό να είναι οι πρώτοι, που ενδιαφέρονται γι' αυτή την τεχνολογία, όταν δεν ξεφύγουν από το εργαστήριο, ανώτερος συντάκτης της εργασίας ο Δρ Shields δήλωσε στο BBC.

"Δεν είμαστε πολύ μακριά από αυτό το είδος της εφαρμογής που έχουν ήδη", είπε.

"Το QKD δεν θα είναι τόσο ακριβό, αν συγκριθεί με ένα υψηλής ποιότητας firewall -δεκάδες χιλιάδες λίρες. Έτσι, σίγουρα σε ένα εταιρικό περιβάλλον είναι ήδη προσιτό και όσο περνάει ο καιρός είμαι σίγουρος ότι θα δούμε αυτή τη τεχνολογία να γίνεται φθηνότερη και φθηνότερη. "

Ωστόσο, δεν είναι όλοι πεπεισμένοι ότι οι απλοί πελάτες χρειάζονται QKD.

"Αυτό είναι μόνο ακαδημαϊκού ενδιαφέροντος," δήλωσε στο BBC ο Bruce Schneier, διευθύνων σύμβουλος των τεχνολογιών ασφάλειας στο ΒΤ, .

Τέλος αναφέρθηκε σε ένα άρθρο του 2008 του περιοδικού Wired για το επιχείρημα ότι η ασφάλεια των κωδικών δεν ήταν ο πιο αδύναμος κρίκος στην αλυσίδα της ασφάλειας.

Σε αυτό, έγραψε, "είναι σαν να υπερασπίζεστε τον εαυτό σας από επικείμενο εισβολέα κρύβοντας ένα τεράστιο μέρος στο έδαφος - είναι άχρηστο να διαφωνούμε για το αν η συμμετοχή θα πρέπει να είναι 50 πόδια ψηλή ή 100 πόδια ψηλή, διότι σε κάθε περίπτωση, ο εισβολέας θα πάει γύρω από αυτό ".

Αλλά και οι δύο καθηγητές ο Δρ Woodward και Shields δείχνουν ότι έρχονται εξελίξεις σε κβαντικούς υπολογιστές - ενώ δεν θα φθάσουν ίσως ποτέ στους απλούς καταναλωτές, είτε - θα μπορούσε να δει το τέλος του "δημόσιου κλειδιού κρυπτογράφησης" που διαδίκτυο εξαρτάται σήμερα. Αυτό θα μπορούσε να κάνει τη διανομή των κλειδιών το νέο αδύναμο σημείο του.

Ο καθηγητής Woodward, δήλωσε: "Η ειρωνεία είναι ότι οι κβαντικές τεχνικές θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην κατάρρευση της σύγχρονης internet-based encryption, αλλά οι κβαντικές τεχνικές θα μπορούσαν να προσφέρουν μια εναλλακτική λύση, που είναι ουσιαστικά πιο ασφαλής έτσι κι αλλιώς."

Πηγή, BBC News

Απόδοση, Δημήτρης Γιάκας