DTU-forskere: Kvantekrypteringsnøgler kan udveksles over usikre netværk

Kvantekryptering er en teknik, som i princippet kan give garanteret ubrydelig kommunikation mellem to parter, og som allerede i et vist omfang er taget i brug i kommercielle produkter.

I praksis er der dog en række problemer for to parter med at udveksle kvantekrypteringsnøglerne, som de efterfølgende skal bruge til at kryptere deres kommunikation.

Christian S. Jacobsen, Tobias Gehring og Ulrik L. Andersen fra DTU Fysik beskriver i en artikel i Nature Photonics sammen med kolleger fra University of York i England og Massachusetts Institute of Technology i USA, hvordan de har anvist og efterprøvet en ny metode, der kan udveksle kvantekrypteringsnøgler over helt åbne netværk over afstande inden for et byområde (metropolitan area network).

Hoi-Kwong Lo fra University of Toronto i Canada lancerede i 2012 et princip for generering af kvantekryperingsnøgler, som han kaldte ‘measurement-device independence’ eller MDI.

Teknikken gør det lettere i praksis at udveksle krypteringsnøgler - godt nok på bekostning af den hastighed, det tager at generere og udveksle sådanne nøgler.

En lang række forskere har de seneste år arbejdet videre efter dette princip, og sidste år viste en kinesisk forskningsgruppe, hvordan man med denne teknik kunne overføre kvantekrypteringsnøgler mellem to parter, som var adskilt fra hinanden af helt almindelige optiske fibre med en længde på 200 km.

Læs også: Kinesiske forskere sender ubrydelige krypteringsnøgler hurtigere og længere end alle andre

Nu har DTU-forskerne udvidet MDI-princippet til at også at gælde for systemer, der udnytter lysets amplitude.

Tredjepart måler

Kort fortalt går princippet ud på følgende. Alice sender et kvantesignal med amplituden a til Charlie. Bob sender et andet kvantesignal med amplituden b til Charlie.

Charlie har kontrol med et system, der bestemmer c = a + b. Denne værdi annoncerer Charlie i princippet til alle og enhver, der ønsker det.

Målingen udføres på en måde, så Charlie ikke selv kan bestemme a og b. Det er altså udelukkende Alice og Bob, som har kendskab til et af de to inputtal og summen, at få kendskab til begge tal.

Aflytteren har ingen chance

Selv hvis Charlie i virkeligheden viser sig at være identisk med en aflytter, som inden for kvanteinformationsteknologi altid kaldes for Eva (eavesdropper er en aflytter), kan hun ikke snyde ved at oplyse en forkert værdi for c, da Alice og Bob vil opdage, de ikke deler den samme nøgle.

Det vigtigste resultat, som forskningsgruppen er kommet frem til, er netop, at det ikke hjælper Eva, at hun får kendskab til målingerne. Hun kan ikke opsnappe en nøgle, som Alice og Bob ved er korrekt. Alle hendes forsøg på at snyde er dømt til at mislykkedes.

Forskerne peger på, at ved at overlade målingen til tredjeparten Charlie, bliver det også lettere for mange brugere at kommunikere parvis med hinanden. Hvis dette ikke var tilfældet, skulle de hver især have adgang til avanceret og kostbart måleudstyr. Nu kan de deles om omkostningen.

Emner : Fysik