Физики работают над квантовыми методами шифрования — они устойчивы к дешифровке квантовым компьютером

Пятница, 22 октября 2021 г.

Следите за нами в ВКонтакте, Facebook'e и Twitter'e

22.10.2021, 15:33 Исследователи из Университета Айовы изучали свойства фотонов, испускаемых твердыми телами. Их можно использовать для принципиально нового метода шифрования данных, основанного на цвете каждого испускаемого фотона. В частности, их интересует, как много фотонов, одновременно проходящих по оптоволоконному кабелю, не получится различить.

В будущем зашифрованная информация окажется под угрозой — квантовые компьютеры смогут быстро находить подходящий ключ шифрования. Поэтому ученые разрабатывают устойчивые к взлому «квантовые» коды.

На сегодняшний день мы в целом уверены в том, что операции, совершаемые нами в Интернете, безопасны и надежны — неважно, говорим мы об авторизации в почте или о совершении онлайн-покупок. Наши транзакции, персональные данные и любая другая информация защищена шифрованием. Информация кодируется с помощью ключа, на подбор которого уходит много времени даже у компьютеров.

Один из таких алгоритмов предполагает, что два простых, но очень длинных числа, перемножаются между собой. Это число и ещё одно в паре с ним — если говорить точно, то функция Эйлера от первого числа — дают открытый ключ шифрования, а другая пара, вычислить которую куда сложнее — закрытый ключ. Если известны оба ключа, расшифровать сообщение не составит труда — сообщение шифруется открытым ключом и дешифруется закрытым. Но если закрытого ключа нет, придется подбирать, из каких же простых чисел получили открытый ключ.

У обычных компьютеров на эту задачу уйдут десятилетия, но квантовые компьютеры способны решить её за минимальный срок из-за принципа их работы. Чтобы подготовиться к этой проблеме, исследователи работают над кодами, которые не получится взломать квантовыми компьютерами, ведь они основаны на распределении отдельных фотонов. Фотоны — это частички света, которые имеют определенные квантовые характеристики — поляризацию, спин. Между адресатом и адресантом эти характеристики являются общими — так получается своеобразный аналог ключа шифрования. Такое шифрование требует, чтобы фотоны имели одинаковый цвет — тогда их будет невозможно отличить друг от друга.

Ранее не проводился расчет, качественно описывающий флуктуации цвета в свете, испускаемого кубитами. Флуктуации, а именно отклонения в частоте фотона (которая однозначно задает цвет) приводят к шуму, который в свою очередь приводит к потере квантовой когерентности в самих кубитах. Благодаря когерентности квантовый компьютер в принципе существует —, а нарушение когерентности приведет к тому, что ответы алгоритма будут разниться от запуска к запуску с большей вероятности.

С точки зрения физики, декогеренция соответствует внесению информации о квантовом объекте в систему. Между квантовым объектом и окружающим миром возникает квантовая запутанность. Это можно проиллюстрировать знаменитым мысленным экспериментом Шрёдингера про кота: когерентное состояние состоит в том, что кот находится единовременно и жив, и мёртв (а значит, находится в суперпозиции состояний), а некогенентное состояние такую неопределенность снимает — мы вмешиваемся в систему, открывая коробку и проверяя состояние кота. Но исследователи сделали выводы о корректности такого метода шифрования на основании того, что декогеренция в их системе мала.

Исследование планируется к публикации в журнале PRX Quantum, его препринт доступен на arxiv.org.

Следите за нами в ВКонтакте, Facebook'e и Twitter'e


Просмотров: 524
Рубрика: Hi-Tech
(CY)

Архив новостей / Экспорт новостей

Ещё новости по теме:

RosInvest.Com не несет ответственности за опубликованные материалы и комментарии пользователей. Возрастной цензор 16+.

Ответственность за высказанные, размещённую информацию и оценки, в рамках проекта RosInvest.Com, лежит полностью на лицах опубликовавших эти материалы. Использование материалов, допускается со ссылкой на сайт RosInvest.Com.

Skype: rosinvest.com (Русский, English, Zhōng wén).

Архивы новостей за: 2018, 2017, 2016, 2015, 2014, 2013, 2012, 2011, 2010, 2009, 2008, 2007, 2006, 2005, 2004, 2003