Απαραβίαστη αποδείχθηκε η κβαντική κρυπτογράφηση

Πηγή: BBC, 9 Οκτωβρίου 2008

Το τέλειο απόρρητο ήρθε ένα βήμα πιο κοντά όταν ξεκίνησε τη λειτουργία του το πρώτο στον κόσμο δίκτυο υπολογιστών,  που προστατεύονται από την απαραβίαστη κβαντική κρυπτογράφηση, σε ένα επιστημονικό συνέδριο στη Βιέννη.

Το δίκτυο συνδέει έξι τοποθεσίες σε όλη τη Βιέννη και στην κοντινή πόλη του St Poelten, χρησιμοποιώντας 200 χλμ. καλώδια οπτικών ινών.

Η κβαντική κρυπτογραφία είναι εντελώς διαφορετική από τους διάφορους τρόπους ασφάλειας που χρησιμοποιούνται για τα δίκτυα των υπολογιστών σήμερα. Αυτοί συνήθως βασίζονται σε πολύπλοκες μαθηματικές διαδικασίες, που είναι εξαιρετικά δύσκολο για τους ξένους να τους σπάσουν, αλλά δεν αποκλείεται όταν ο χρόνος είναι μεγάλος ή οι υπολογιστικοί πόροι.

Γι αυτό από την πρώτη στιγμή δημιουργίας των υπολογιστών διεξαγόταν μια μάχη για την ανάπτυξη όσο το δυνατόν μεγαλύτερης προστασίας των δεδομένων από «περίεργα» μάτια. Στην πορεία δημιουργήθηκαν πολλά συστήματα και τεχνολογίες προστασίας, όλες όμως, ακόμη και οι πιο προηγμένες, είχαν πάντοτε έστω και μια αχίλλειο πτέρνα ή καλύτερα μια κερκόπορτα η οποία επέτρεπε την είσοδο σε όσους ήθελαν να εισέλθουν παρανόμως σε κάποιον υπολογιστή ή σε μια βάση δεδομένων.

Όμως τα κβαντικά συστήματα χρησιμοποιούν τους νόμους της κβαντικής θεωρίας, που έχουν αποδειχθεί ότι είναι εγγενώς αδιάσπαστοι.

Η βασική ιδέα της κβαντικής κρυπτογράφησης είχε εκπονηθεί πριν από 25 χρόνια από τον Charles Bennett της IBM και τον Gilles Brassard του Πανεπιστημίου του Μόντρεαλ, που ήταν στη Βιέννη για να δει το δίκτυο σε δράση.

"Όλα τα είδη της κβαντικής ασφάλειας βασίζονται στην Αρχή της Αβεβαιότητας του Heisenberg, για το γεγονός ότι δεν μπορείτε να μετρήσετε την κβαντική πληροφορία χωρίς να καταστραφεί αυτή," εξήγησε.

Αν κάποιος μπορέσει να εισέλθει μέσα στο κανάλι επικοινωνιών μεταξύ των δύο χρηστών για να 'αφουγκραστεί', τότε θα δημιουργήσει ένα πρόσθετο σήμα σε αυτό που μεταδίδεται, οπότε αυτόματα το τελευταίο θα καταστραφεί. Αυτή ήταν και η βασική ιδέα.

Στην κβαντική κρυπτογράφηση που αναπτύχθηκε το κλειδί (για το ξεκλείδωμα της κρυπτογράφησης) μεταδίδεται από τον αποστολέα στον παραλήπτη μέσω μεμονωμένων φωτονίων, για τα οποία κανείς δεν έχει τη δυνατότητα να μαθαίνει ταυτόχρονα τη θέση και την ταχύτητά τους. Και σε περίπτωση υποκλοπής η κατάσταση των μεμονωμένων φωτονίων διαφοροποιείται, το κλειδί καταστρέφεται και αποκαλύπτει έτσι τον ένοχο υποκλοπέα.

Ως σήμερα τα συστήματα κβαντικής κρυπτογράφησης κάλυπταν πολύ μικρές αποστάσεις. Το νέο σύστημα κβαντικής κρυπτογράφησης που χρησιμοποιείται στην Αυστρία συνδέει και προστατεύει υπολογιστές που είναι διάσπαρτοι σε όλη τη Βιέννη αλλά και στη γειτονική πόλη St Poelten. Εκτός από τη δυνατότητα να προστατεύει υπολογιστές απομακρυσμένους μεταξύ τους το νέο σύστημα είναι και το πιο «έξυπνο» από τα προηγούμενα, αφού σε περίπτωση που μια μονάδα του δικτύου τεθεί εκτός λειτουργίας δεν θα τεθεί εκτός λειτουργίας όλο το δίκτυο αλλά το σύστημα θα το απομονώσει και θα συνεχίσει να λειτουργεί κανονικά παρέχοντας κανονικά προστασία στους υπόλοιπους υπολογιστές.

Ο Hannes Huebel του Πανεπιστημίου της Βιέννης εξήγησε πώς ευρωστία του συστήματος είναι πλέον τόσο σημαντική όσο και η ασφάλεια στην ανάπτυξη της κβαντικής κρυπτογράφησης των συστημάτων.

«Είμαστε διαρκώς σε επαφή με τις ασφαλιστικές εταιρείες και τράπεζες, που λένε ότι είναι σχεδόν καλύτερα να χάσουν 10 εκατ. ευρώ, από το να πέσει το σύστημα για δύο ώρες, επειδή αυτό μπορεί να είναι ακόμη πιο επιζήμιο για την τράπεζα», λέει ο Huebel.

"Οπότε αυτό που πρέπει να αποδείξουμε είναι ότι έχουμε ένα αξιόπιστο σύστημα που παρέχει κβαντικά κλειδιά για πολλές εβδομάδες χωρίς καμία διακοπή, και τότε ίσως να ενδιαφέρονται περισσότερο."

Πολωμένο φως

Υπάρχουν πολλοί τρόποι τα φωτόνια να κωδικοποιήσουν ένα αριθμητικό κλειδί: για παράδειγμα με την κατεύθυνση τους αν είναι πολωμένο, ή με την ακριβή χρονική στιγμή της άφιξής τους.

Κάθε σύστημα έχει τα πλεονεκτήματα και τις αδυναμίες του, και ένα βιώσιμο δίκτυο θα πρέπει να λειτουργεί ανεξάρτητα από το τι επιλέγουν να χρησιμοποιήσουν οι μεμονωμένοι χρήστες, εξήγησε ο διαχειριστής του πρότζεκτ Christian Monykτο - ακριβώς όπως ένα δίκτυο κινητών τηλεφώνων έχει να διαχειριστεί συσκευές από πολλούς κατασκευαστές.