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© Фото: RQC© Фото: Jogenfors et al. Sci. Adv. 2015;1:e1500793

МОСКВА, 19 дек – РИА Новости. 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. © Фото: Российский квантовый центрРоссийские физики впервые восстановили «запутанность» квантового света

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. © D-Wave Systems, Inc.Физик: гравитация не помешает созданию сложного квантового компьютера

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.