Фізики вперше змогли перехопити повідомлення, закодоване за допомогою методів квантової криптографії, причому одержувач не дізнався, що код був перехоплений. Вчені описали спосіб, за допомогою якого їм вдалося зламати код, у статті в журналі Nature Communications.

Для захисту переданих повідомлень використовується властивість квантових систем змінюватися при вимірах – якщо до вимірювання система знаходиться суперпозиції декількох станів, то після проведення вимірювання відбувається так званий колапс хвильової функції і система опиняється в одному із станів. Таким чином, якщо якийсь зловмисник (в задачах з квантової криптографії його прийнято називати Євою від англійського Eve, яке є скороченням від слова "eavesdropper" – підслуховувати) прочитає закодоване повідомлення, то він неминуче змінить його, і ця зміна зможе виявити одержувач (його прийнято називати Боб).

Одним із способів кодування повідомлень полягає в тому, що код передається у формі фотонів різної поляризації. Відправник (Аліса) передає код, всі фотони в якому мають одну або іншу поляризацію, причому вибір одного з станів відбувається випадковим чином. При прочитанні повідомлення Боб також випадковим чином вибирає поляризатор, за допомогою якого зчитує повідомлення. У разі вибору неправильного поляризатора результат вимірювання виявиться випадковим.

Відповідно, в деяких випадках результати вимірювання Боба будуть вірними, а в деяких – ні. Після того, як всі виміри виконані, Боб по відкритому каналу відправляє Алісі інформацію про те, як він зчитував поляризацію в кожному разі, не повідомляючи власне результатів вимірювання. Аліса теж по відкритому каналу відповідає Бобу, в яких випадках він помилився. Відкинувши результати неправильних вимірювань, Боб отримає дані про послідовність фотонів, закодованих Алісою – ця передана Бобу секретна інформація отримала назву первинний ключ.

Щоб перевірити, чи не був зламаний код, Аліса і Боб по відкритому каналу порівнюють значення деяких вимірювань. Якщо Єва перехопила частина надісланих Алісою, то результати принаймні частини цих вимірів будуть невірними.

Автори нової роботи запропонували спосіб обійти цей принциповий бар'єр і реалізували його на практиці. Слабким місцем всієї системи є детектор, за допомогою якого Боб зчитує поляризацію фотонів. Якщо "засліпити" його за допомогою лазера (тобто наситити фотонами до деякого критичного значення), детектор втрачає здатність розрізняти окремі кванти світла і починає працювати як класичний прилад. Перехоплюючи кожен посланий Алісою фотон, Єва вимірює його поляризацію і посилає на детективр Боба промінь світла, інтенсивність якого перевершує граничне значення, причому поляризація фотонів в промені збігається з поляризацією перехопленого фотона. У результаті при звірці Аліса і Боб не знаходять ознак злому.

Використовуючи створену ними схему, вчені змогли перехопити закодовані повідомлення, що передаються по внутрішній мережі Національного університету Сінгапуру. У майбутньому автори мають намір розробити систему захисту повідомлень від подібного методу перехоплення. Одним з можливих рішень може стати встановлення безпосередньо перед детектором Боба пристрою, який через випадкові проміжки часу випускає поодинокі фотони. Якщо детектор буде систематично "пропускати" їх, Боб дізнається про те, що Єва перехоплює надіслане повідомлення.

За матеріалами: Lenta.ru

Tweet