Hold det hemmeligt med magiske korrelationer og fri vilje
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Hold det hemmeligt med magiske korrelationer og fri vilje

Edward Snowdens afsløringer af NSA’s omfattende overvågningsprogram har gjort det til et interessant spørgsmål, om det er muligt at beskytte sine hemmeligheder over for en teknologisk supermagt.

To eksperter i kvanteteknologi og teoretisk fysik forklarer i en ny artikel, hvordan det principielt er muligt for to personer at udveksle hemmeligheder under, hvad de selv kalder overraskende svage forudsætninger.

Selv hvis de to er udsat for manipulerende kræfter, der betyder, at deres handlinger i et vist omfang er styret af andre, og selvom de står over for en fjende med ubegrænset teknologisk formåen, er alt, hvad de behøver for at kunne kommunikere med hinanden uden at kunne aflyttes, en lille smule fri vilje.

‘Den frie vilje er vores mest værdifulde aktiv,’ skriver Artur Ekert fra University of Oxford og National University of Singapore og Renato Renner fra ETH – det tekniske universitet i Zürich – i artiklen ‘The ultimate physical limits of privacy’ i Nature.

Og de tilføjer, at uden fri vilje er det jo også meningsløst at ville holde noget hemmeligt.

Brug fjendens udstyr uden problem

Lad det med det samme være slået fast, at der er en lang række tekniske udfordringer ved at udnytte den fuldstændigt sikre og ubrydelige kommunikationsprotokol, de to forskere har fundet frem til.

Mange vil dog sikkert finde det rart at vide, at det helt fundamentalt er muligt at holde på en hemmelighed, selvom teknologien endnu ikke er klar.

Der gik også lang tid, fra Bohr og Einstein i 1930’erne havde principielle diskussioner omkring entanglement til princippet i dag udnyttes i kommercielle systemer til kvantekryptering.

Men det er ikke til at vide, om disse kvantekrypteringssystemer allerede er forsynet med bagdøre, eller om der i fremtiden vil blive udviklet kvantecomputere, der kan knække krypteringen.

Skal man holde på sine hemmeligheder – selv med udstyr, man køber hos sin ‘fjende’ – skal man kunne lave og udveksle nye krypteringsnøgler efter behov og uden, at andre kan få adgang til samme krypteringsnøgle.

En krypteringsnøgle er i princippet et tilfældigt tal bestående af nuller og ettaller, som kun de to kommunikationsparter kender.

Lad magien råde

Hemmeligheden bag sådanne krypteringsnøgler er en form for såkaldt magiske eller rettere næsten-magiske korrelationer inden for kvantemekanikken, som er forbundet med egenskaber hos kvantepartikler med sammenfiltrede eller ‘entanglede’ kvantetilstande.

Det gør det muligt for Alice og Bob, som befinder sig fjernt fra hinanden, at lave en krypteringsnøgle, som aflytteren Eva ikke kan have kendskab til. Selv ikke hvis hun kan overvåge den information, Alice og Bob sender til hinanden for at skabe krypteringsnøglen.

Derved kan hun heller ikke efterfølgende afkode en besked, som er krypteret med denne nøgle.

Før hele kvantemekanikken rulles ud, forklarer Ekert og Renner i første omgang metoden ud fra et rent klassisk og noget simplificeret synspunkt, hvor Alice og Bob hver er udstyret med to mønter, henholdsvis A1 og A2 samt B1 og B2.

Disse er magisk forbundet, så hvis Alice kaster A1, og Bob kaster B1, så vil udfaldet – enten plat eller krone – være identisk, dvs. A1 = B1.

På tilsvarende vis gælder også B1 = A2, A2 = B2 og B2 =/A1. Den sidste betingelse dækker, over, at hvis Alice kaster A1 og Bob B2, vil den ene være plat og den anden krone.

Den opmærksomme læser vil bemærke, at der er en modstrid i disse betingelser, men det er faktisk helt afgørende.

For det første er det værd at notere, at hvis Alice og Bob kun kaster én mønt ad gangen, så kan de ikke undersøge alle fire betingelser på samme tid – og de ser derfor ikke nogen modstrid.

Hvis Alice kaster både A1 og A2 på samme tid, har Bob dog kun ét valg – nemlig at kaste B1, hvis A1 = A2, eller at kaste B2, hvis A1 =/ A2. Bob har altså mistet sin frie vilje til at vælge, hvilken mønt han vil kaste.

Dette betyder også, hvis Eva skulle have mønten Z, som er en kopi af A1, kan hun ikke kaste den samtidig med A2, uden at det også som konsekvens frarøver Bob hans frie vilje. Omvendt gælder det også, at hvis både Alice og Bob har fri vilje, vil det ikke være muligt for Eva at have en kopi – og dermed kan hun ikke have samme information som Alice og Bob.

Hvis vi i første omgang glemmer alt om de praktiske problemer, så laver Alice og Bob en krypteringsnøgle bestående af en tilfældig sekvens af 0 og 1 på følgende måde:

De vælger at kaste en tilfældig af deres to mønter. De offentliggør begge, hvilken mønt de hver især har valgt, men ikke udfaldet af møntkastet.

Da mønterne ikke kan kopieres, er udfaldet hemmeligt, og det er identisk, da mønterne er magisk forbundet (undtaget hvis A1 og B2 kastes samtidigt, så enten Alice eller Bob i dette tilfælde skal vende deres mønt rundt).

Kalder vi plat for 0 og krone for 1, deler Alice og Bob nu en hemmelig bit. De gentager processen, til en krypteringsnøgle af den ønskede længde er fundet.

Forstærkning af tilfældigheder

Alt i alt er der kun ét problem tilbage – der findes ingen fysiske processer, der giver anledning til sådanne magiske korrelationer. Mønterne kan ikke fremstilles.

Men håbet er ikke ude. Inden for kvanteverdenen kan man opnå en form for næsten-magiske korrelationer. I stedet for at kaste mønter måler Alice og Bob polarisationsegenskaberne for par af entanglede fotoner. Gøres det på den rigtige måde, kan man opnå en form for næsten-magiske korrelationer, forklarer Ekert og Renner i deres artikel.

For fuldstændigt magiske korrelationer gælder det eksempelvis, at udfaldet B1 = 0 (Bob vælger at kaste B1, som ender med plat) vil hænge sammen med A1 = 0 i halvdelen af tilfældene eller A2 = 0 i den anden halvdel af tilfældene.

For de næsten-magiske kvantekorrelationer bliver sandsynligheden for A1 = 0 og A2 = 0 ikke 50 pct., men ‘kun’ 42,7 pct, mens sandsynlighederne for A1 = 1 og A2 = 1 begge er 7,3 pct.

Denne tilbageværende korrelation viser sig dog at være rigelig til at lave en krypteringsnøgle, som kun Alice og Bob kan have kendskab til. Det er heller ikke noget problem, hvis Alice og Bob er manipuleret til at foretage bestemte valg. Blot en minimal rest af fri vilje er nok.

Mere præcist benytter Ekert og Renner en teknik, som Renner har været med til at udvikle for nylig, der kaldes random amplification, hvor en række næsten tilfældige tal kan gøres fuldstændigt tilfældige.

De to forskere afslutter deres artikel med bemærkningen om, at den tid, hvor vi ikke skal bekymre os om upålidelige eller inkompetente leverandører af krypteringstjenester, ikke behøver at være langt borte.

Kilde: Nature 27. marts 2014

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Der er flere felter indenfor videnskaben som i løbet af de sidste 10år ret meget har modbevist den frie vilje.

Den frievilje er pretty much en illusion. Dog er det ikke noget man snakker så højt om, da man mener at selve illusionen om at vi har en fri vilje påvirker os i en god retning og gør os til gode samfundsborgere og at vi kan leve fredeligt sammen. Dette er jeg dog ikke enig i, da jeg selv ser hvordan troen på den frie vilje medfører selvbedrejdelse over ting folk ikke er herre i og medfører massiv lidelse i samfundet. Medandre ord tror jeg troen på den frie vilje er skyld i stort set alle samfundsproblemer, fordi samfundet pålægger folk at løse deres problemer selv eller ændre en adfærd som de ikke selv har været herre om at skabe og normale mennesker aldrig vil have en chance for at løse eller ændre på egen hånd. Ja i det hele taget hvordan skulle folk overhovedet forstå hvad deres problemer skyldes hvis de aldrig har lært årsagsrækken der ligger bag problemerne så de kan finde frem til roden.

Jeg synes også det er et unuanceret billede på den frie vilje vi har. Som om enten har vi fri vilje eller også har vi ikke.

Hvilke valg vi tager afhænger i den grad af hvilke viden vi har og personlighed vi har fået opbygget i barndommen.

Det i sig selv er temmeligt meget et argument imod den frie vilje. Men hvis vi nu er alt videne og har fået opbygget en nogenlunde normal personlighed, jamen så har vi måske fri vilje.

Man kan også sige at selvom vi ikke har en fri vilje, jamen så betyder det ikke at vi ikke har ansvar overfor andre mennesker, fordi det skulle gerne være universiel del af barndommen at lærer at respekterer og behandle andre mennesker som man selv vil behandles. Men som vi også ser blandt de fleste kriminelle, så er det ikke alle der har lært det i barndommen. Da det somregel ikke er det man lærer af en opvækst med tørretæsk og misbrug. Jamen kan vi så sige at de ikke har et frit valg fordi deres personlighed er ikke blevet formet til at respekterer og vise omsorg.

Sammenblandingen imellem om vi er i stand til at tage et frit valg og retten til at have et privatliv, siger mig iøvrigt at disse forskere eller hvad de nu er, nok ikke skal tages så seriøst.

  • 0
  • 2

Vil en engangskode kunne knækkes? Hvis A og B har aftalt en tekst, f.eks. en bog, og ingen andre får fat i teksten eller gætter den (det kunne evt. være en tekst som kun findes i to eksemplarer).

12-391 ville bare betyde bogstav nr. 391 på side 12. Jeg forudsætter at man aldrig genbruger et sendt tegn og, hvis bogen er i alm. forståeligt sprog, maks. bruger måske 10% af den?

  • 0
  • 0

Alle de beslutninger vi tager, er på baggrund af det vi ved og det vi sanser, sammenlagt med de ydre forhold som er gældende lige nu.
Hvis man følger årsagsrækken fra en handling eller beslutning foretaget med den 'fri vilje' ender man udenfor personen, og dermed kan han ikke selv være årsag til beslutningen/handlingen.

Alternativet er, at en handling eller beslutning skulle tages fuldstændigt tilfældigt, uden grund overhovedet. Og et fuldstændig tilfældigt valg er der ikke meget 'fri vilje' i.

  • 0
  • 2
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten