Nowatorska metoda zabezpieczenia danych dzięki technikom kwantowym

Kryptografia kwantowa może stanowić odpowiedź na problem coraz poważniejszych zagrożeń dla bezpieczeństwa komunikacji elektronicznej. Ta młoda dyscyplina zajmuje się wykorzystywaniem zjawisk mechaniki kwantowej do szyfrowania danych w sposób praktycznie niemożliwy do złamania technikami konwencjonalnymi.

Za cel finansowanego ze środków UE projektu MULTIPLE-ACCESS QKD (Multiple-access quantum key distribution networks) przyjęto zbadanie różnorodnych konfiguracji dostępu wielu użytkowników do hybrydowych, kwantowo-klasycznych sieci komunikacyjnych. Głównym przedmiotem prac projektu była kwantowa dystrybucja klucza, która w porównaniu ze znakomitą większością obecnie używanych kryptosystemów jest metodą nie do złamania.

Prace rozpoczęto od przeglądu pierwszej, drugiej i możliwych przyszłych generacji konfiguracji wielodostępnych w hybrydowych, kwantowo-klasycznych sieciach komunikacyjnych niewymagających łańcucha zaufania. Pozwoliło to określić możliwości proponowanych systemów w zakresie szybkości wymian klucza w zależności od odległości i liczby użytkowników. Następnie opracowano nowe rozwiązania dla badanych typów sieci.

Dotychczas kwantowa dystrybucja klucza była używana jedynie między dwiema stronami w specjalnie przygotowanych sieciach. Partnerzy projektu MULTIPLE-ACCESS QKD zajęli się rozszerzeniem tej techniki na sieci z wieloma użytkownikami oraz udostępnieniem jej w sieciach publicznych. W tym celu opracowano nowe metody wielodostępu i multipleksowania, które pozwalają rozdzielać sygnały QKD i wykorzystywać przydzielone pasmo dla maksymalnej liczby użytkowników.

Przeanalizowano też opłacalność architektury przyszłych hybrydowych sieci klasyczno-kwantowych wykorzystującej pasywne sieci optyczne. Dodatkowo zbadano mechanizmy umożliwiające wymianę kluczy tajnych na duże odległości, między innymi powtarzacze kwantowe.

W czasach narastania obaw dotyczących przechwytywania i prywatności danych w Internecie wysiłki projektu MULTIPLE-ACCESS QKD przybliżyły praktyczną realizację wizji niemożliwych do złamania technik szyfrowania kluczem publicznym z użyciem kwantowej dystrybucji klucza.