Vad är kvantkryptografi?
Kvantkryptografi är en form av kryptografi som förlitar sig på kvantmekanikens principer för att säkra data och upptäcka avlyssning. Liksom alla former av kryptografi är kvantkryptografi potentiellt brytbar, men det är teoretiskt extremt tillförlitligt, vilket kan göra det lämpligt för mycket känslig data. Tyvärr kräver det också innehav av mycket specialiserad utrustning, vilket kan hindra spridningen av kvantkryptografi.
Kryptografi innebär utbyte av kodade meddelanden. Avsändaren och mottagaren har möjlighet att avkoda meddelanden och därmed bestämma innehållet. Nyckeln och meddelandet skickas vanligtvis separat, eftersom det ena är värdelöst utan det andra. När det gäller kvantkryptografi, eller kvantnyckeldistribution (QKD) som det ibland är känt, är kvantmekanik involverad i genereringen av nyckeln för att göra den privat och säker.
Kvantmekanik är ett extremt komplext fält, men det viktiga att veta om det i förhållande till kryptografi är att observationen av något orsakar en grundläggande förändring i det, vilket är nyckeln till hur kvantkryptografi fungerar. Systemet involverar överföring av fotoner som skickas genom polariserade filter och mottagandet av de polariserade fotonerna på andra sidan, med användning av en motsvarande uppsättning filter för att avkoda meddelandet. Fotoner är ett utmärkt verktyg för kryptografi, eftersom de kan tilldelas ett värde på 1 eller 0 beroende på deras justering, vilket skapar binära data.
Avsändare A skulle börja utbytet av data genom att skicka en serie slumpmässiga polariserade fotoner som kan polariseras rätlinjigt, vilket orsakar antingen en vertikal eller horisontell orientering, eller diagonalt, i vilket fall fotonen skulle lutas på ett eller annat sätt. Dessa fotoner skulle komma fram till mottagaren B, som skulle använda en slumpmässigt tilldelad serie rätlinjiga eller diagonala filter för att ta emot meddelandet. Om B använde samma filter som A gjorde för en viss foton, skulle inriktningen matcha, men om han eller hon inte gjorde det, skulle inriktningen vara annorlunda. Därefter skulle de två utbyta information om filtren de använde, kassera fotoner som inte matchade och behålla dem som gjorde för att generera en nyckel.
När de två utbyter information för att generera en delad nyckel, kan de avslöja filtren som de använder, men de avslöjar inte anpassningen av de involverade protonerna. Detta innebär att denna offentliga information inte kan användas för att avkoda meddelandet, eftersom en avlyssning skulle sakna en kritisk del av nyckeln. Mer kritiskt skulle informationsutbytet också avslöja närvaron av en avlyssning, C. Om C vill tjuvlyssna för att få nyckeln kommer han eller hon att behöva fånga upp och observera protonerna, och därigenom förändra dem och varna A och B till närvaron av en avlyssning. De två kan helt enkelt upprepa processen för att generera en ny nyckel.
När en nyckel har genererats kan en krypteringsalgoritm användas för att generera ett meddelande som kan skickas säkert över en offentlig kanal, eftersom det är krypterat.