Квантовый МИФИ: фотоны позволяют создать шифр, который невозможно взломать

Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ Татьяна Козиева побывала в гостях у «Российского радиоуниверситета» и поговорила с ведущим программы Дмитрием Конаныхиным о развитии и преимуществах квантовой криптографии. 

"Квантовая криптография: независимость страны и квантовые связисты". Так называется передача, которая посвящена одной из самых актуальных и обсуждаемых сегодня научных тем. Насколько широко используется квантовая связь? Почему появление квантовых компьютеров угрожает защищенности традиционных систем связи и шифрования? Как взламываются ключи? Вопросы не праздные. Квантовые компьютеры и телефоны еще в диковинку, но как только они прочно войдут в нашу жизнь, классические методы шифрования информации станут бесполезными. Во всяком случае, так считают криптографы. 

О способах безопасной передачи информации люди задумываются давно. Как переслать сообщение, не предназначенное для чужих глаз? Можно применить древний шифр, так называемы шифр Цезаря, – просто сдвинуть все буквы в алфавите, чтобы А превратилась в Г, Б – в Д. К классическим относится и метод шифрования по книгам, когда мы берем томик Достоевского и говорим, что первое число – страница, второе – строчка сверху, третье – слово слева. Ключом будет являться конкретная книга. Примерно так действовал Штирлиц в «Семнадцати мгновениях весны», когда слушал радио и записывал числа. Проблема в том, что послания, зашифрованные классическими способами, несложно расшифровать и прочитать.

По мнению Татьяны Козиевой, квантовые компьютеры изменят нашу жизнь, ведь они на порядок ускоряют процессы расчетов, что помогает быстрее разрабатывать новые фармакологические средства, материалы, технологии. Как только разовьются квантовые компьютеры, наши секреты – военные, научные, финансовые, технологические – станут уязвимыми.   Поэтому уже сейчас необходимо научиться передавать важные данные так, чтобы ими не воспользовались мошенники.

«Можно отправить зашифрованное письмо, которое злоумышленник сразу не взломает. Но если он сохранит его, построит гигантскую платформу, прогонит через нее информацию, то, в конце концов, подберет нужный код. Так можно рассекретить любые базы данных. Чтобы этого избежать, можно шифровать информацию методом одноразового блокнота, когда мы берем случайную последовательность и прибавляем к нашему сообщению. К примеру, я беру картинку котика, разбиваю на двоичный код, прибавляю к каждой строчке определенный случайный ключ, размещаю на общедоступном ресурсе. Открыть картинку сможет лишь тот, у кого есть ключ, позволяющий вычесть код и получить «чистого котика», – объясняет Татьяна Козиева. 

Но тут возникает новый вопрос: как безопасно передать ключ? На помощь, по словам спикера, приходит квантовая криптография – квантовое распределение ключа. Квантовая криптография не «вручает ключ», она обеспечивает генерацию ключа у тех, кто передает и получает сообщение.

«Один из принципов квантовой криптографии – генерация ключа с помощью единичных фотончиков, чтобы их невозможно было перехватить. Если кто-то перехватит ключ, мы об этом сразу узнаем, ведь состояние фотона изменится. Мы поймем: кто-то пытается за нами шпионить», – говорит Татьяна Козиева.

И добавляет, что квантовая криптография – одно из немногих направлений квантовых технологий, которые уже переходят в инженерную зону. Квантовая криптография, в отличие от квантовых компьютеров, активно используемая система. Но для того чтобы она работала, нужны высококвалифицированные кадры.

Подробнее о квантовой криптографии, поляризации фотонов и востребованном направлении обучения «Квантовый инжиниринг» можно узнать, посмотрев и послушав беседу Татьяны Казиевой и Дмитрия Конаныхина.