Превосходство квантовой криптографии показано на практике
Квантовая криптография это довольно молодое направление. Идея использования квантовомеханических принципов для усовершенствования классических протоколов шифрования подсказана пионерской работой Беннетта (Charles Bennett) и Брассарда (Gilles Brassard) в 1984 г. Однако до сих пор реализация теоретических преимуществ базовых криптографических квантовых алгоритмов (примитивов) в реальных системах сопряжена с большими трудностями.
«Многие протоколы, теоретически безопасные, были полностью взломаны на практике из-за несовершенства современной технологии, — заявила Анна Паппа (Anna Pappa) из парижской лаборатории LTCI (Laboratory for Communication and Processing of Information ). — Так, например, прежние протоколы «подбрасывания монеты» нуждались для безопасности в источнике одиночных фотонов или в перепутанном источнике, однако первый сегодня недоступен, а второй трудно применять для коммуникаций на большие расстояния из-за хрупкости состояния перепутанности и его недолговечности, обусловленной ограничениями квантовой памяти. В нашем исследовании, используя явление квантовомеханической суперпозиции мы, тем не менее, обошлись без перепутанных состояний — это позволило достаточно просто его реализовать со стандартными источниками фотонов».
Анна вместе с коллегами экспериментально реализовала квантовый протокол подбрасывания монеты, работающий лучше любой классической системы на расстояниях до 15 км, достаточных для внедрения в городские оптические сети. О своем достижении они сообщили в статье, опубликованной в Nature Communications.
Предложенное решение базируется на усовершенствованной коммерческой системе распределения квантовых ключей (quantum key distribution, QKD) Clavis2, которая разработана предприятием IdQuantique со штаб-квартирой в Женеве (Швейцария).
Используя протоколы, основанные на доверии, такие как QKD, в последние годы стало возможно обеспечивать безопасность на расстояниях более 100 км. В отличие от QKD, алгоритм бросания монет применяется даже если участники сеанса связи не доверяют друг-другу, что существенно усложняет коррекцию ошибок передачи и другие процедуры, предполагающие сотрудничество сторон.
«Нам пришлось учитывать все несовершенства системы и провести доскональные проверки безопасности, чтобы показать квантовое преимущество нашей реализации», — отмечает Паппа.
Как утверждается в статье, такая реализация обеспечивает почти абсолютную защиту от взломщиков с ограниченными ресурсами (bounded adversaries), благодаря чему может быть рекомендована для использования при создании практических систем квантовых коммуникаций.