Фізики вперше змогли перехопити повідомлення, закодоване за допомогою методу квантової криптографії, причому одержувач не дізнався, що код був перехоплений. Вчені описали спосіб, за допомогою якого їм вдалося зламати код, у статті в журналі Nature Communications. Коротко про роботу пише портал Physics World.

Для захисту переданих повідомлень використовується властивість квантових систем змінюватися при вимірюваннях - якщо до вимірювання система знаходиться в суперпозиції декількох станів, то після проведення вимірювання відбувається так званий колапс хвильової функції і система опиняється в одному зі станів. Таким чином, якщо якийсь зловмисник (у задачах по квантовій криптографії його прийнято називати «Єва» від англійського Eve, що є скороченням від слова "eavesdropper" – той, що підслуховує) прочитає закодоване повідомлення, то він неодмінно змінить його, і цю зміну зможе виявити одержувач (його прийнято називати «Боб»).

Один зі способів кодування повідомлень полягає в тому, що код передається у формі фотонів різної поляризації. Відправник (прийнято називати «Аліса») передає код, всі фотони в якому мають одну або іншу поляризацію, причому вибір одного зі станів відбувається випадковим чином. При прочитанні повідомлення Боб також випадковим чином вибирає поляризатор, за допомогою якого зчитує повідомлення. У випадку вибору неправильного поляризатора результат вимірювання виявиться випадковим.

Відповідно, у деяких випадках результати вимірювання Боба будуть вірними, а в деяких - ні. Після того, як всі вимірювання виконані, Боб по відкритому каналу відправляє Алісі інформацію про те, як він зчитував поляризацію в кожному випадку, не повідомляючи власне результатів вимірювання. Аліса теж по відкритому каналу відповідає Бобу, у яких випадках він помилився. Відкинувши результати неправильних вимірювань, Боб отримає дані про послідовність фотонів, закодованих Алісою - ця передана Бобові секретна інформація отримала назву первинний ключ.

Щоб перевірити, чи не був зламаний код, Аліса та Боб по відкритому каналу порівнюють значення деяких вимірювань. Якщо Єва перехопила частину надісланих Алісою даних, то результати принаймні частини цих вимірювань будуть невірними.

Автори нової роботи запропонували спосіб обійти цей принциповий бар'єр і реалізували його на практиці. Слабким місцем всієї системи є детектор, за допомогою якого Боб зчитує поляризацію фотонів. Якщо "засліпити" його за допомогою лазера (тобто наситити фотонами до деякого критичного значення), детектор втрачає здатність розрізняти окремі кванти світла і починає працювати як класичний прилад. Перехоплюючи кожний надісланий Алісою фотон, Єва вимірює його поляризацію і посилає на детектор Боба промінь світла, інтенсивність якого перевищує граничне значення, причому поляризація фотонів у промені збігається з поляризацією перехопленого фотона. У підсумку при звіренні Аліса та Боб не знаходять ознак злому.

Використовуючи створену ними схему, вчені змогли перехопити закодовані повідомлення, передані по внутрішній мережі Національного університету Сінгапуру. У майбутньому автори мають намір розробити систему захисту повідомлень від подібного методу перехоплення. Одним із можливих рішень може стати встановлення безпосередньо перед детектором Боба пристрою, що через випадкові проміжки часу випускає одиночні фотони. Якщо детектор буде систематично "пропускати" їх, Боб дізнається про те, що Єва перехоплює надіслане повідомлення.

На фото зображений фрагмент приладу, який використовувався для вичення відправлення повідомлень, закодованих методами квантової криптографії (фото з сайту caltech.edu).

За матеріалами: lenta.ru