Tilføjelse af støj for fuldstændig sikker kommunikation

Hvordan kan vi beskytte kommunikation mod aflytning, hvis vi ikke stoler på de enheder, der bruges i processen? Dette er et af hovedspørgsmålene inden for forskning i kvantekryptografi. Det er lykkedes forskere ved universitetet i Basel og ETH Zürich at lægge det teoretiske grundlag for en kommunikationsprotokol, der garanterer 100 % privatliv.

Udsigten til hackere i besiddelse af kvantecomputere repræsenterer en alvorlig fremtidig trussel mod nutidens kryptosystemer. Forskere arbejder derfor på nye krypteringsmetoder baseret på kvantemekanikkens principper. Imidlertid, nuværende krypteringsprotokoller antager, at de kommunikerende enheder er kendte, troværdige enheder. Men hvad hvis dette ikke er tilfældet, og enhederne efterlader en bagdør åben for aflytningsangreb?

Et team af fysikere ledet af professor Nicolas Sangouard fra University of Basel og professor Renato Renner fra ETH Zürich har udviklet det teoretiske grundlag for en kommunikationsprotokol, der tilbyder ultimativ beskyttelse af privatlivets fred og kan implementeres eksperimentelt. Denne protokol garanterer ikke kun sikkerhed mod hackere med kvantecomputere, men også i tilfælde, hvor de enheder, der bruges til kommunikation, er "sorte bokse", hvis troværdighed er en helt ukendt kvalitet. De offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Fysiske anmeldelsesbreve og har søgt patent.

Fortynding af information med støj

Selvom der allerede er nogle teoretiske forslag til kommunikationsprotokoller med sorte bokse, der var én hindring for deres eksperimentelle implementering:De anvendte enheder skulle være yderst effektive til at opdage information om kryptonøglen. Hvis for mange af informationsenhederne (i form af sammenfiltrede par af lyspartikler) forblev uopdaget, det var umuligt at vide, om de var blevet opsnappet af en tredjepart.

Den nye protokol overvinder denne forhindring med et trick - forskerne tilføjer kunstig støj til den faktiske information om kryptonøglen. Selvom mange af informationsenhederne er uopdagede, en aflytning modtager så lidt reel information om kryptonøglen, at protokollens sikkerhed forbliver garanteret. På denne måde forskerne sænkede kravet til enhedernes detektionseffektivitet.

"Da de første små kvantecomputere nu er tilgængelige, vi har et presserende behov for nye løsninger til beskyttelse af privatlivets fred, " siger professor Sangouard. "Vores arbejde repræsenterer et væsentligt skridt mod den næste milepæl inden for sikker kommunikation."