Все новости от 18 ноября 2002 г.

Шифрование в новом свете

Метод высокоскоростной квантовой криптографии позволил исследователям передавать шифрованные данные по оптоволокну со скоростью 250 Мбит/с — в 1000 раз быстрее, чем при использовании существующей квантовой технологии. Группа ученых, возглавляемая профессорами Северо-Западного университета Премом Кумаром (Prem Kumar) и Горацием Юеном (Horace Yuen), воспользовалась стандартными лазерами и современной оптической технологией для передачи больших пучков фотонов. Известные методы квантовой криптографии основаны на испускании одиночных фотонов. Однако обнаружить такие фотоны гораздо труднее, и для этого требуется сверхчувствительное оборудование, которое часто фиксирует несуществующие фотоны. Для реализации же метода, разработанного в Северо-Западном университете, достаточно гораздо менее чувствительных детекторов.

Интерес к квантовой криптографии со стороны коммерческих и военных организаций растет, так как эта технология как будто бы гарантирует абсолютную защиту. «Надежность системе обеспечивает то, что злоумышленник не может взломать шифр, не оказав воздействия на фотоны, — поясняет Пол Куит (Paul Kwiat), профессор физики Университета штата Иллинойс в городе Урбана-Шампейн, ведущий авторитет в области квантовой криптографии. — Если же злоумышленник как-нибудь подействует на фотоны, они исчезнут».

Однако квантовая криптография страдает от одного серьезного ограничения, которое может воспрепятствовать практическому применению технологии. Сегодня методы квантовой криптографии работают только со специальными оптоволоконными линиями на расстояниях, не превышающих 90 км. В работе над решением этой проблемы к научному сообществу присоединились ведущие технологические фирмы и несколько молодых компаний. В исследования в области квантовой криптографии углубились IBM — в своей лаборатории Almaden Research Center — и NEC — в институте NEC Research Institute. Над прототипами коммерческих систем квантовой криптографии, действующих по оптоволоконным линиям связи через интернет, совместно с Северо-Западным университетом работает подразделение телекоммуникационного гиганта Verizon Communications — BBN Technologies.

К исследованиям присоединились и несколько молодых компаний, в том числе швейцарская Id Quantique и Magiq Technologies из Нью-Йорка — каждая обещает представить коммерческую технологию квантовой криптографии где-то в 2003 году. В начале ноября Magiq объявила о том, что получила финансирование в размере около 7 млн $ от нескольких инвесторов, включая основателя и генерального директора Amazon.com Джеффа Безоса (Jeff Bezos). «Из всех квантовых информационных технологий, таких как квантовые вычисления, квантовая криптография, похоже, первой даст приложения, пригодные для использования в реальной жизни», — говорит ведущий автор Американского физического института Бен Штейн (Ben Stein).

Северо-Западный институт использует метод шифрования «с секретным ключом». При этом для создания ключей используется так называемый квантовый шум, создаваемый произвольно поляризованными фотонами. «Следующим логическим шагом должна стать демонстрация этого метода в действии по существующим оптоволоконным кабелям, — говорит сотрудник NEC Laboratories Лиджун Ванг (Lijun Wang). — Возможно, они найдут лучший способ передачи данных, чем поляризация света, которая очень чувствительна к флуктуациям среды».

Некоторые критики нового метода утверждают, что возможности квантовой криптографии значительно превосходят потребности большинства предприятий и учреждений. Сегодня криптография опирается на такие схемы, как алгоритм RSA. В них для получения ключей применяются очень большие простые числа, которые весьма трудно найти и проверить.

«Трудность взлома шифра растет в экспоненциальной пропорции по отношению к длине ключа, если только в алгоритме нет фундаментальной ошибки, — говорит главный технолог компании nCipher Нико ван Сомерен (Nicko van Someren). — Существующие на сегодняшний день алгоритмы шифрования достаточно хорошо выполняют свою задачу и послужат в обозримом будущем». «Существующий метод шифрования с открытым ключом не так уж плох, — соглашается с ним Куит. — Ему нельзя доверять только самую ценную информацию».

Однако традиционным алгоритмам шифрования уже угрожают такие технологии, как распределенные вычисления и квантовые вычисления, — со временем они могут подорвать доверие к существующим методам. Данные, зашифрованные при помощи самых надежных современных алгоритмов, можно украсть и сохранить на десятки лет. Тогда в будущем, когда появятся гораздо более мощные вычислительные системы, эти припрятанные данные могут быть расшифрованы. Например, рецепт создания ядерной бомбы должен сохраняться в секрете бессрочно. «Идет непрерывная борьба между теми, кто создает алгоритмы, и теми, кто их взламывает, — говорит научный сотрудник Magiq Алексей Трифонов (Alexei Trifonov). — Преимущество квантовой криптографии в том, что она разрывает этот замкнутый круг».

«Производительность компьютеров и интенсивность трафика данных растут, и криптография не имеет права отставать, — говорит профессор Кумар. — Нужны новые методы криптографии, чтобы гарантировать каждому неприкосновенность его частной информации». По его словам, команда Северо-Западного университета сотрудничает с двумя партнерами — Telcordia Technologies и BBN Technologies, стараясь довести технологию до коммерческого применения. «Сейчас перед нами стоит задача доказать, что наша схема позволяет сигналам проходить сквозь оптические усилители, — говорит Кумар. — В этом случае метод можно будет использовать не только в специальных оптоволоконных линиях связи между двумя точками, но и в более широких сетях. Еще мы работаем над тем, чтобы достичь скоростей порядка 2,5 Гбит/с, на которых сейчас передаются данные по оптоволоконным каналам в интернете».

Исследования Северо-Западного университета в области квантовой криптографии финансируются Управлением перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ (DARPA) США. В ходе исследований университет подал ряд заявок на патенты. 

 Предыдущие публикации:

 В продолжение темы:

Обсуждение и комментарии

	Serge 19 Nov 2002 12:02 PM
«Идет непрерывная борьба между теми, кто создает алгоритмы, и теми, кто их взламывает, — причем, это одни и те же люди.
	Вольцев 19 Nov 2002 9:01 PM
Не верю! Нету в этом мире тайн. Возможно я чего-то не понимаю, но ведь передаваемый фотон не помечен уникальным номером, а потому врезавшись в такую линию, принципиально можно его 1. перехватывать и ретранслировать; 2. используя фотоумножение порождать двойников; 3. да мало ли еще что.
	Добрый 20 Nov 2002 8:23 AM
"То, что один человек сделал, другой завсегда сломать может."
	Дмитрий 20 Nov 2002 11:20 PM
не ребят, вы с теорией совсем не знакомы. Квантовая криптография абсолютно стойка, вследствие законов квантового мира.
	Слопер 22 Nov 2002 6:48 PM
2 Дмитрий Такого не может быть, потому что такого не может быть никогда. Ну и доводы!
	Костя 30 Nov 2002 12:29 AM
Законы квантового мира исключают возможность копирования квантового бита, находящегося в "смешанном", а не чистом состоянии ("no-cloning theorem"). Воздействуя извне на такой бит можно в лучшем случае изменить его (и таким образом помешать принимающей стороне получить информацию), но никак не скопировать. Для тех, кто интересуется могу посоветовать отличный сайт: www.theory.caltech.edu/~preskill/ph229
	Костя - mkostyatechunix.technion.ac.il 30 Nov 2002 12:29 AM
Законы квантового мира исключают возможность копирования квантового бита, находящегося в "смешанном", а не чистом состоянии ("no-cloning theorem"). Воздействуя извне на такой бит можно в лучшем случае изменить его (и таким образом помешать принимающей стороне получить информацию), но никак не скопировать. Для тех, кто интересуется могу посоветовать отличный сайт: www.theory.caltech.edu/~preskill/ph229