Квантовая криптография относится к криптографическим системам, которые полагаются на квантово-механические эффекты и свойства для выполнения криптографических задач. Это отличается от классической криптографии, используемой на современных компьютерах. Фундаментальным требованием квантовой криптографии является использование квантового компьютера; это не может быть выполнено с помощью стандартного компьютера.
КРК
Основным направлением квантовой криптографии является КРК. QKD расшифровывается как квантовое распределение ключей. Вместо того, чтобы использовать полностью квантовый процесс шифрования, QKD использует квантовые эффекты для безопасного распространения классического ключа шифрования. Это означает, что необходимо разработать только проверенную безопасную систему квантовой связи, а не гораздо более сложные квантовые алгоритмы. Это также снижает физические требования; технически на обычном компьютере потребуется только квантовая сетевая карта, а не весь квантовый компьютер.
Квантовая механика разумно подходит для разработки безопасных систем квантовой связи. Существуют способы связи с квантовыми коммуникационными каналами, которые неавторизованная третья сторона не может контролировать без обнаружения вторжения.
Безопасность квантового канала связи также можно свести к нескольким очень минимальным требованиям. Одним из таких условий является то, что две законные стороны должны каким-то образом аутентифицироваться друг с другом. Другое требование состоит просто в том, чтобы применялись законы квантовой механики.
Основная проблема КРК связана со сложностью передачи квантовой информации на значительные расстояния. Текущие исследования позволяют получить подходящие коэффициенты согласования ключей по оптическим волокнам длиной до 550 км. За пределами этого расстояния необходимы квантовые повторители, чтобы сигнал не терялся в шуме. Кроме того, маршрутизация квантовой связи через квантовый Интернет будет сложной задачей. Текущие системы тестирования, как правило, являются точечными.
Другие области исследований
Квантовые эффекты можно использовать в области недоверчивых квантовых вычислений. Здесь две стороны могут сотрудничать, не доверяя друг другу. Квантовая система может быть спроектирована так, чтобы обе стороны могли доказать, что другая сторона обманывала. Однако эти методы также полагаются на неквантовые эффекты, такие как специальная теория относительности.
Продолжаются исследования в других областях, например, требование, чтобы получатель находился в определенном физическом месте, даже если два противника вступают в сговор. Другие схемы пытаются заставить даже активно нечестных получателей быть честными, внедряя чрезмерные системные требования для возможности мошенничать. Большая часть работ этого типа показала слабые стороны текущих квантовых реализаций, но оставила дверь открытой для будущих исследований в очень молодой области.
Квантовая связь требует нескольких вещей, чтобы быть действительно безопасной. Во-первых, оптическая передача должна быть способна отправлять одиночные фотоны. Современные системы, как правило, используют лазеры, посылающие несколько фотонов. Теоретически противник может перехватить один из множества фотонов, не оставив следа. Однако есть многообещающие исследования в области разработки источников одиночных фотонов.
Во-вторых, фотонные детекторы страдают от производственных различий, основанных на допусках, которые открывают окно для перехватчика, чтобы внедрить себя в поток связи, не будучи обнаруженным. Эту проблему невозможно полностью решить без бесконечно жестких допусков, что невыполнимо.
Заключение
Квантовая криптография относится к криптографии, в которой используются квантово-механические эффекты. В настоящее время основным полем является квантовое распределение ключей, в котором используются методы квантовой связи для передачи классических ключей шифрования. Квантовую криптографию не следует путать с постквантовой криптографией.