Физики доказали, что квантовые системы связи можно «подслушать»

Физики из Швеции продемонстрировали, что при некоторых условиях квантовые системы связи, считающиеся сегодня неуязвимыми для взлома и прослушки, можно взломать благодаря некоторым особенностям в подготовке квантового шифра.1 / 2

. Шведские физики выяснили, что квантовая криптография не является абсолютно безопасной – оказалось, что самый распространенный метод «запутывания» частиц при передаче ключа уязвим для «подслушивания», говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

«Эта дыра в безопасности позволяет «прослушивать» квантовый трафик и при этом оставаться невидимыми для отправителя и реципиента сигнала. Мы сначала продемонстрировали ее наличие в теории, а затем наши коллеги из Стокгольма смогли на практике показать, что это можно сделать», — заявил Ян-Оке Ларссон (Jan-Ake Larsson) из университета Линчепинга (Швеция).

Феномен квантовой запутанности является основой современных квантовых технологий. Это явление, в частности, играет важную роль в системах защищенной квантовой связи – такие системы полностью исключают возможность незаметной «прослушки» из-за того, что законы квантовой механики запрещают «клонирование» состояния частиц света.

Относительно недавно сразу две группы физиков с участием российских ученых создали устройства, позволяющие восстанавливать и усиливать частично потерянный квантовый сигнал. Это породило опасения, что подобные приборы могут помочь злоумышленникам «подслушивать» защищенные линии связи, что, как считает швейцарский физик Николя Жизан, все же сделать невозможно.

Ларссон и его коллеги показали, что на самом деле «дыры» в квантовой связи есть – они возникают еще в процессе формирования ключа, при помощи которого шифруется информация, передаваемая по обычной линии связи.

Как объясняют физики, большинство современных экспериментальных и коммерческих систем квантовой связи шифруют сигнал, вырабатывая два фотона, которые испускаются в разные стороны. На пути к реципиенту они проходят через специальные интерферометры, которые меняют фазу частиц света таким образом, что любая попытка подслушать квантовый сигнал будет сразу обнаружена.

Авторы статьи показали, что ослепление однофотонных лавинных диодов, принимающих этот сигнал, позволяет обмануть алгоритмы, которые сегодня используются для определения «чистоты» сигнала и подтверждения его квантового характера.

Дело в том, что почти все детекторы фотонов игнорируют так называемые «нули» – частицы света, которые не были поляризованы. Благодаря этому, если «забить» эти детекторы нулями в определенный момент времени, то тогда реципиент будет считать сигнал квантовым, хотя на самом деле он им не будет являться.

Это позволит не только безбоязненно считывать шифр и защищенные им данные, но и подменять сигнал и манипулировать им. Как отмечают ученые, главное в этом не перестараться – если переборщить со светом, то тогда детекторы будут показывать 100% квантовость сигнала, что естественно вызовет подозрения у реципиента.

Насколько безвыходной является такая ситуация? Ларссон и его коллеги подчеркивают, что проблема заключается не в квантовой физике, а в устройстве и работе приборов. Простые модификации – к примеру, простейший индикатор уровни мощности сигнала – могут указать на то, что кто-то пытается «забить» детекторы фотонов обычным неполяризованным светом.

Более надежным способом решения этой проблемы, устраняющей ее причину – избирательное «прочтение» фотонов – будет переход от систем с одним каналом оптической связи к двум оптоволокнам. Это заметно увеличит стоимость системы связи, но сделает ее опять неуязвимой, заключают физики.

Источник: ria.ru