Hva er kvantekryptografi?

Kvantekryptografi er en form for kryptografi som er avhengig av kvantemekanikkens prinsipper for å sikre data og oppdage avlytting. Som alle former for kryptografi er kvantekryptografi potensielt brudd, men det er teoretisk ekstremt pålitelig, noe som kan gjøre det egnet for veldig sensitive data. Dessverre krever det også besittelse av noe veldig spesialisert utstyr, som kan hindre spredning av kvantekryptografi.

Kryptografi innebærer utveksling av kodede meldinger. Avsenderen og mottakeren har muligheten til å dekode meldingene, og dermed bestemme innholdet. Nøkkelen og meldingen sendes vanligvis hver for seg, ettersom den ene er ubrukelig uten den andre. Når det gjelder kvantekryptografi, eller quantum key distribution (QKD) som det noen ganger er kjent, er kvantemekanikk involvert i genereringen av nøkkelen for å gjøre den privat og sikker.

Kvantemekanikk er et ekstremt komplekst felt, men det viktige å vite om det i forhold til kryptografi er at observasjonen av noe forårsaker en grunnleggende endring i det, som er nøkkelen til måten kvantekryptografi fungerer på. Systemet involverer overføring av fotoner som sendes gjennom polariserte filtre, og mottak av de polariserte fotonene på den andre siden, med bruk av et tilsvarende sett med filter for å avkode meldingen. Fotoner er et utmerket verktøy for kryptografi, siden de kan tildeles en verdi på 1 eller 0 avhengig av justering, og skaper binære data.

Avsender A ville starte utvekslingen av data ved å sende en serie tilfeldig polariserte fotoner som kunne polariseres rettlinjet, noe som forårsaker enten en vertikal eller horisontal retning, eller diagonalt, i hvilket tilfelle fotonet vil skrå den ene eller den andre veien. Disse fotonene ville komme frem til mottaker B, som ville bruke en tilfeldig tildelt serie rektlinjære eller diagonale filtre for å motta meldingen. Hvis B brukte det samme filteret som A gjorde for et bestemt foton, ville innretningen samsvare, men hvis han eller hun ikke gjorde det, ville innretningen være annerledes. Dernest skulle de to utveksle informasjon om filtrene de brukte, kaste fotoner som ikke stemte og beholde dem som gjorde for å generere en nøkkel.

Når de to utveksler informasjon for å generere en delt nøkkel, kan det hende at de røper filtrene som de bruker, men de røper ikke justeringen av de involverte protonene. Dette betyr at denne offentlige informasjonen ikke kan brukes til å avkode meldingen, siden en avlytters mangler en kritisk del av nøkkelen. Mer kritisk vil utvekslingen av informasjon også avdekke tilstedeværelsen av en avlytterslypper, C. Hvis C ønsker å avlyttes for å få tak i nøkkelen, vil han eller hun måtte avskjære og observere protonene, og dermed endre dem og varsle A og B til tilstedeværelse av et avlyttingsorgan. De to kan ganske enkelt gjenta prosessen for å generere en ny nøkkel.

Når en nøkkel er generert, kan en krypteringsalgoritme brukes til å generere en melding som kan sendes sikkert over en offentlig kanal, siden den er kryptert.