Komunikacja kwantowa to przyszłość bezpieczeństwa danych

Tadeusz Kocman, Syderal Polska

Tadeusz Kocman, kierownik ds. rozwoju biznesu w SYDERAL Polska, w komentarzu eksperckim dla ISBtech o kwantowym cyberbezpieczeństwie.

Przy obecnych metodach zabezpieczeń przesyłania danych, przekazywanie tzw. ksiąg szyfrów odbywa się fizycznie. Chcąc przesłać stosowany w danej chwili zestaw szyfrów pomiędzy dwoma organizacjami, wyznaczona osoba dostarcza go do miejsca docelowego w walizce. Technologia kwantowa pokazuje, że da się to zrobić sprawniej, w pełni cyfrowo i w sposób niemożliwy do podsłuchania.

Dane satelitarne wykorzystywane są nie tylko przez wyspecjalizowane jednostki badawcze czy instytucje państwowe. Mamy z nimi styczność na co dzień, kiedy włączamy nawigację w naszych smartfonach, sprawdzamy prognozę pogody, a nawet gdy korzystamy z transportu miejskiego. Nietrudno też wyobrazić sobie, jak poważne skutki miałoby na przykład zaburzenie sygnału systemów nawigacyjnych lub ich wyłączenie podczas trwających na świecie konfliktów zbrojnych.

Również bezpieczeństwo wrażliwych danych finansowych, medycznych czy państwowych jest w coraz większej mierze uzależnione od infrastruktury kosmicznej. Obecnie stosowane zabezpieczenia komunikacji wykorzystują szyfry oparte na skomplikowanych problemach matematycznych. Za kilka lub kilkanaście lat mogą one jednak okazać się niewystarczające, dlatego tak istotny jest dalszy rozwój komunikacji kwantowej, uznawanej przez prawa fizyki za idealnie bezpieczną.

Na zmniejszenie skuteczności obecnie stosowanego systemu szyfrowania paradoksalnie może wpłynąć właśnie rozwój technologii kwantowych, a dokładnie dziedziny obliczeń kwantowych, wykorzystujących do tego celu komputery kwantowe. Współczesnym superkomputerom rozwiązanie skomplikowanych problemów matematycznych, jak faktoryzacja liczb pierwszych, może zająć setki a nawet tysiące lat.

Stąd ciągle uważa się je za bezpieczne, przyjmując, że po takim czasie dane się zdezaktualizują i ich ujawnienie nie będzie miało większego znaczenia – tłumaczy ekspert. Musimy jednak wziąć pod uwagę rozwój wspomnianych komputerów kwantowych, które za jakiś czas, bazując na algorytmie Shora, mogą łamać obecne szyfry w znacząco krótszym czasie.

Rozwój komunikacji kwantowej, która w przyszłości mogłaby zastąpić obecnie stosowane rozwiązania to przeciwdziałanie utracie bezpieczeństwa przesyłanych informacji w najbliższych dekadach. Inicjatywę rozbudowy europejskiej infrastruktury komunikacji kwantowej podjęła już Komisja Europejska, a jedną z planowanych w tym zakresie aktywności jest program SAGA, za którego realizację odpowiada Europejska Agencja Kosmiczna. Będzie on demonstracją satelitarnej dystrybucji klucza kwantowego, podobną do tej, jaką w 2016 roku, jako pierwsze na świecie, zaprezentowały Chiny.

Swój wkład w rozwój technologii kwantowych mają także polskie podmioty. Obecnie trwa m.in. projekt badawczo-rozwojowy SYDERAL Polska oraz UMK w Toruniu, realizowany przy wsparciu NCBiR, którego celem jest zwiększenie możliwości satelitarnej komunikacji kwantowej.

Tworzenie klucza kwantowego, który jest podstawą komunikacji kwantowej, może odbywać się zarówno na Ziemi, jak i w kosmosie. Dostępne obecnie światłowody sprawiają jednak, że po ok. 100 kilometrach sygnał optyczny, którym jest klucz kwantowy, ulega znacznemu osłabieniu. Generowanie klucza kwantowego w przestrzeni kosmicznej daje nam większe możliwości.

Klucz kwantowy przesyłany z satelity znajdującego się na orbicie okołoziemskiej może docierać do niemal dowolnej stacji optycznej na Ziemi, a stamtąd dalej drogą światłowodową do użytkowników końcowych. Tym sposobem, stworzony w przestrzeni kosmicznej klucz będzie wykorzystywany do szyfrowania komunikacji realizowanej już standardowymi kanałami, takimi jak radio czy Internet.

Choć sama produkcja klucza kwantowego realizowana jest w kosmosie to w zdecydowanej większości, będzie on wykorzystywany do szyfrowania komunikacji osób, które znajdują się na Ziemi. Tak bezpieczna metoda przesyłania informacji, praktycznie niemożliwa do zhakowania, będzie mogła w przyszłości znacząco zwiększać także bezpieczeństwo danych państwowych, finansowych lub medycznych.

Przy obecnych metodach zabezpieczeń przesyłania danych, przekazywanie tzw. ksiąg szyfrów odbywa się fizycznie. Chcąc przesłać stosowany w danej chwili zestaw szyfrów pomiędzy dwoma organizacjami, wyznaczona osoba dostarcza go do miejsca docelowego w walizce. Przy wykorzystaniu komunikacji kwantowej wystarczy, że na dachu budynku odbiorcy powstanie optyczna stacja naziemna, która odbierze sygnał z satelity, a prawa fizyki kwantowej gwarantują nam, że nikt tego sygnału bez wiedzy stron chcących się skomunikować nie podsłucha i nie przechwyci. Takie rozwiązanie wyeliminuje problem logistyki fizycznego przekazywania wrażliwych danych i znacząco zwiększy bezpieczeństwo przesyłanych informacji.

Komunikacja kwantowa opiera się na technologii kwantowej dystrybucji klucza, który wykorzystując stany kwantowe cząstek, np. fotonów, tworzy idealnie losowe ciągi zer i jedynek. Dzięki temu każda próba podsłuchu komunikatu między nadawcą i odbiorcą zmieni ten klucz, dając administratorom jasny sygnał o próbie takiego podsłuchu, gwarantując niezwykle wysokie bezpieczeństwo przekazywania informacji.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj