Co je kvantová kryptografie?

Kvantová kryptografie je forma kryptografie, která se spoléhá na principy kvantové mechaniky pro zabezpečení dat a detekci odposlechu. Stejně jako všechny kryptografie je i kvantová kryptografie potenciálně lámavá, ale je teoreticky extrémně spolehlivá, což ji činí vhodným pro velmi citlivá data. Bohužel to také vyžaduje držení nějakého velmi specializovaného vybavení, které by mohlo bránit šíření kvantové kryptografie.

Kryptografie zahrnuje výměnu kódovaných zpráv. Odesílatel a příjemce mají schopnost dekódovat zprávy, a tak určit obsah. Klíč a zpráva se obvykle odesílají samostatně, protože jedna je zbytečná bez druhé. V případě kvantové kryptografie nebo kvantové distribuce klíče (QKD), jak je někdy známo, je do generování klíče zapojena kvantová mechanika, aby byl soukromý a bezpečný.

Kvantová mechanika je nesmírně složité pole, ale důležité je o ní vědět ve vztahu ke kryptografii je to, že pozorování něčeho v ní způsobuje zásadní změnu, což je klíčem ke způsobu fungování kvantové kryptografie. Systém zahrnuje přenos fotonů, které jsou posílány přes polarizované filtry, a příjem polarizovaných fotonů na druhé straně, s použitím odpovídající sady filtrů pro dekódování zprávy. Fotony jsou vynikajícím nástrojem pro kryptografii, protože jim může být přiřazena hodnota 1 nebo 0 v závislosti na jejich zarovnání, což vytváří binární data.

Odesílatel A by zahájil výměnu dat zasláním série náhodně polarizovaných fotonů, které by mohly být polarizovány přímočarě, což způsobí buď vertikální nebo horizontální orientaci, nebo diagonálně, v takovém případě by se foton naklonil tak či onak. Tyto fotony by dorazily k příjemci B, který by pro příjem zprávy použil náhodně přiřazenou řadu přímočarých nebo diagonálních filtrů. Pokud by B použil stejný filtr jako A pro konkrétní foton, zarovnání by se shodovalo, ale kdyby ne, zarovnání by bylo odlišné. Dále si budou dva vyměňovat informace o filtrech, které používají, zahodit fotony, které se neshodují, a ponechat si ty, které vytvořily klíč.

Když si tyto dva výměnné informace generují sdílený klíč, mohou odhalit filtry, které používají, ale nezveřejňují zarovnání zapojených protonů. To znamená, že tuto veřejnou informaci nelze použít k dekódování zprávy, protože odposlechu by chyběla kritická část klíče. Více důležitě, výměna informací by také odhalila přítomnost odposlouchávače, C. Pokud chce C odposlech získat klíč, bude muset zachytit a pozorovat protony, čímž je změní a upozorní A a B na přítomnost odposlechu. Oba mohou jednoduše opakovat proces a vygenerovat nový klíč.

Jakmile je vygenerován klíč, lze použít šifrovací algoritmus pro vygenerování zprávy, která může být bezpečně odeslána veřejným kanálem, protože je šifrována.