Výskumníci z Dánskej technickej univerzity (DTU) dosiahli prelomový míľnik v oblasti kvantového šifrovania. Dokázali účinnosť kontinuálnej variabilnej kvantovej distribúcie kľúčov (CV QKD- continuous variable quantum key distribution)  na impozantnú vzdialenosť 100 km, čím stanovili nový rekord tohto prístupu. Rekord je tiež prísľubom dokonalého zabezpečenia údajov v ére kvantových počítačov. Na tému upozornil portál InterestingEngineering.

Nehacknuteľná sieť

QKD využíva jedinečné vlastnosti fotónov na bezpečnú výmenu kryptografických kľúčov. Na rozdiel od tradičných šifrovacích metód zraniteľných voči hrozbám kvantovej výpočtovej techniky sa QKD spolieha na princípy kvantovej mechaniky, vďaka čomu je vysoko bezpečná voči potenciálnym útokom.

DTU

Dôležitou a jedinečnou vlastnosťou kvantovej distribúcie kľúčov je schopnosť dvoch komunikujúcich používateľov odhaliť prítomnosť akejkoľvek tretej strany, ktorá sa snaží získať znalosť kľúča. Vyplýva to zo základného aspektu kvantovej mechaniky – proces merania kvantového systému vo všeobecnosti narúša systém. Tretia strana, ktorá sa pokúša kľúč odhaliť, ho musí nejakým spôsobom merať, čím vzniknú zistiteľné anomálie.

V QKD sa kryptografické kľúče vymieňajú pomocou svetla z fotónov. Výskumníci preto použili kvantovo mechanické vlastnosti fotónov na vytvorenie jedinečných kľúčov. Keďže fotóny sú v kvantovom stave, akýkoľvek pokus o ich pozorovanie mení ich stav, čo znemožňuje ich čítanie bez toho, aby sme ich rušili.

Odborník z DTU Tobias Gehring uvádza, že kvantová povaha fotónov zabraňuje neoprávnenému kopírovaniu kryptografických kľúčov, čím zabezpečuje spoľahlivú ochranu citlivých údajov, ako sú finančné záznamy a lekárske informácie.

Science Advances (2024)

Nasadenie QKD na veľké vzdialenosti však predstavuje veľkú technickú výzvu a to najmä kvôli problémom, ako s rušením a chybami pri prenose. Výskumníci z DTU sa s týmito prekážkami dokázali vysporiadať prostredníctvom strojového učenia určeného na zmiernenie rušivých vplyvov šumu, čo zvýšilo spoľahlivosť celého systému.

Vzhľadom na to, že výskumníci túto technológiu úspešne otestovali na vzdialenosť 100 km, ide o nový svetový rekord v CV QKD. Doposiaľ sa totiž CV QKD podarilo testovať len na krátkych vzdialenostiach.

„Technológia CV QKD funguje najlepšie na kratšie vzdialenosti. Našou úlohou je zväčšiť vzdialenosť. A tých 100 kilometrov je veľký krok správnym smerom,“ uviedol Gehring v tlačovej správe.

Zaujímavé je, že technológiu CV QKD možno zaviesť bez novej technologickej platformy. Namiesto toho pracuje s existujúcou internetovou infraštruktúrou optických káblov. Jednoducho povedané CV QKD sa môže bezproblémovo integrovať do súčasných komunikačných sietí, pričom poskytuje kvantové bezpečnostné riešenia bez potreby rozsiahlych zmien existujúcej infraštruktúry.

Najbližším cieľom výskumníkov je vytvoriť bezpečné komunikačné siete pre dánske ministerstvá a umožniť kvantovo bezpečnú komunikáciu medzi mestami ako Kodaň a Odense, čím by dokázali, že túto technológiu je možné implementovať do reálneho sveta.