כתובת ישירה לדף זה:
https://www.hayadan.org.il/qnet0604.html
רשת המחשבים הראשונה, שנעזרת בהצפנה קוואנטית לשם אבטחת התקשורת בין המחשבים, נכנסה לפעולה בקיימברידג', מסצ'וסטס.
צ'יפ אליוט (Chip Elliott), ראש צוות ההנדסה הקוואנטית ב-BBN Technologies בקיימברידג', שלח את פיסות המידע הראשונות דרך הרשת הקוואנטית Qnet ביום חמישי. הפרויקט ממומן על ידי הסוכנות לפרויקטי מחקר מתקדמים בתחום ההגנה של הפנטגון (DARPA).
נכון לעכשיו, הרשת כוללת רק שישה שרתים, אך ניתן לשלב אותם עם שרתים רגילים ולקוחות אחרים באינטרנט. יוצרי Qnet אומרים, ששילובם של מסופים נוספים בבנקים וחברות כרטיסי אשראי יכול להפוך החלפת מידע רגיש באינטרנט לבטוח יותר מאשר מאפשרות מערכות ההצפנה הנוכחיות.
המידע ב-Qnet זורם דרך כבלי סיבים אופטיים רגילים, שאורכם 10 קילומטרים, בין BBN ואוניברסיטת הרווארד. המידע מוצפן בעזרת מפתחות הצפנה, שנקבעים בעזרת חילופי סדרות של פוטונים בודדים ומקוטבים.
העברת הכספים הראשונה, שהוצפנה בעזרת מפתחות קוואנטים נעשתה בין שני מכונים פיננסיים אוסטריים באפריל 2004. ואולם, Qnet היא הרשת הראשונה, שמורכבת מיותר משני מסופים, המשתמשים בהצפנה קוואנטית – אתגר מורכב יותר.
"דמיינו לעצמכם התקשרות בטלפון. אם יש רק אדם אחד, שיכול לקבל את השיחה, אין כלל צורך בכפתורים," מסביר אליוט. "אך כאשר יש לך רשת, מתעורר הצורך במערכת, שתחבר בין המחשבים ברשת". ב-Qnet, מתגים אופטיים עשויים גבישי ניואיביום ליתיום, הנשלטים בעזרת תוכנה, מכוונים את הפוטונים לסיב האופטי המתאים.
הצפנה קוואנטית מבטיחה תקשורת בטוחה על ידי רתימת המוזרויות הקוואנטיות של פוטונים, הנשלחים בין משתמשים שונים. כל ניסיון ליירט את הפוטונים ישנה את המצב הקוואנטי שלהם ויתריע על ניסיון היירוט.
אולם אליוט אומר, שאפילו הצפנה קוואנטית "אינה מספקת 100% ביטחון". למרות שמבחינה תיאורטית יירוט מפתחות קוואנטיים ללא השארת חותם איננו אפשרי, יישומם בעולם האמיתי נותן פתח להאקרים להאזין מבלי שיבחינו בהם.
למשל, אם לייזר יוצר בשוגג שני פוטונים, מה שקורה מדי פעם. מצותת עשוי ליטול את הפוטונים העודפים הללו ולפענח את מפתח ההצפנה, למרות שהדבר מעולם לא נוסה.
"עדיין, Qnet יותר בטוחה מההצפנה המשמשת את הגולשים באינטרנט כרגע," אומר אליוט, בהתייחסו להצפנה באינטרנט, שמסתמכת על פונקציות חד כיווניות. מדובר בהליכים מתמטיים, שקל מאוד לחשבם בכיוון אחד, אולם יש צורך בכוח מחשוב עצום כדי לחשבם בכיוון השני.
אליוט אומר, שהבעיה טמונה בעובדה, כי איש מעולם לא הוכיח, שלא ניתן לפתור את הפונקציות החד כיווניות בכיוון ההפוך. "אז מי יכול להבטיח לנו, שמישהו לא יתעורר מחר בבוקר וימצא דרך לעשות כן?"
נכון לעכשיו, מחשבים שמסוגלים לבצע הצפנה קוואנטית הם גדולים ויקרים, כיוון שהם נבנים בהזמנה. אליוט מעריך, שמערכות מחשבים כמו Qnet תופענה לראשונה בבנקים, בהם גורמי הגודל והמחיר אינם מהווים בעיה רצינית.
מגבלה נוספת על הטכנולוגיה היא המרחק. במרחקים העולים על 50 קילומטרים, אותות הפוטונים נחלשים, ולא ברור כיצד יהיה ניתן להתגבר על הבעיה.
ואולם, ייתכן שיהיה ניתן להחליף מפתחות הצפנה קוואנטים דרך האוויר למרחקים גדולים בהרבה. טלסקופים זעירים ומתואמים ביניהם יוכלו לשלוח ולקבל פוטונים בודדים, שישלחו דרך האוויר.
השיא הנוכחי להעברת מידע כזו עומד על 20 קילומטר, אך לפי החישובים, לווינים יוכלו לגלות פוטונים, שנשלחו דרך האוויר, מה שיאפשר העברת מידע בין יבשות.
תרגום: דיקלה אורן
הכתבה ב-New Scientist
ידען הפיסיקה
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~865303326~~~95&SiteName=hayadan
