חוקר מסינגפור פיתח שבב הצפנה קוונטית

השיטה משתמשת בתכונות קוונטיות להחלפת מידע סודי, כגון מפתח מוצפן, שאפשר אחר כך להשתמש בו להצפין מסרים שמועברים בערוץ לא מאובטח. האבטחה של QKD מבוססת על חוקי טבע ופיזיקה יסודיים, שעמידים בפני כוח החישוב הגובר, אלגוריתמי תקיפה חדשים או מחשבים קוונטיים

חוקרים באוניברסיטה הטכנולוגית נאניאנג בסינגפור (NTU סינגפור) פיתחו שבב קוונטי קטן פי אלף מהתצורות הקוונטיות הנוכחיות. התוצאות של הצוות, בראשות פרופסור ליו איי קון מבית הספר להנדסת חשמל ואלקטרוניקה של NTU ופרופסור חבר קווק לאונג צ’ואן, פורסמו בכתב העת Nature Photonics.

התוצאות מציעות אפשרות חדשה ליישום שיטות של קריפטוגרפיה קוונטית במערכות פיננסיות רבות. השבב החדש הזה ישפר את היבט האבטחה בשיטות תקשורת שונות, ממשיכת מזומנים ממכשיר בנק אוטומטי ועד לרכישת מוצרים באינטרנט. אלה טכנולוגיות שהיום הן לא בטוחות מאוד ואפשר ליירט את התקשורת שלהן. השבב, שרוחבו 3 עד 4 מ”מ בלבד, משתמש באלגוריתמי תקשורת קוונטיים ומספק רמת אבטחה גבוהה יותר מהתקנים הנוכחיים הודות להחלפת מפתחות קוונטית (QKD).

QKD משתמשת בתכונות קוונטיות להחלפת מידע סודי, כגון מפתח מוצפן, שאפשר אחר כך להשתמש בו להצפין מסרים שמועברים בערוץ לא מאובטח. האבטחה של QKD מבוססת על חוקי טבע ופיזיקה יסודיים, שעמידים בפני כוח החישוב הגובר, אלגוריתמי תקיפה חדשים או מחשבים קוונטיים.

בקריפטוגרפיה קוונטית, המפתח (האמצעי שמאפשר להצפין מסר ובכך להפוך אותו שוב לניתן לקריאה) מוצפן בסדרה של פוטונים שמועברים בין שני הצדדים שחייבים לשתף מסר (לדוגמה, דרך הסיב האופטי). לפי עקרון אי הוודאות של הייזנברג (שלפיו בלתי אפשרי לדעת שני אופיינים של אובייקט קוונטי בו-זמנית), כל מי שמעוניין להשיג את המפתח לא יכול לעשות זאת בלי לשבש את הפוטונים (המקוטבים) האלה. למעשה, כל מי שמתערב בתקשורת משנה את האופיינים שלה, ומשאיר טביעת רגל שמאפשרת לצדדים בעלי העניין להבחין בחדירה.

פרופסור ליו אמר: “בעולם של היום, אבטחת סייבר חשובה מאוד, כי הרבה מאוד מהנתונים שלנו מאוחסנים ומועברים דיגיטלית. כמעט כל הפלטפורמות והמאגרים הדיגיטליים מחייבים את המשתמשים להזין את הסיסמאות ואת הנתונים הביומטריים שלהם, וכל עוד זה כך, אפשר לצותת להם או לפענח אותם. הטכנולוגיה הקוונטית מבטלת את זה, כי הסיסמה והמידע משולבים שניהם בתוך המסר שנשלח, ויוצרים מפתח קוונטי”.

קשה להפריז בחשיבות התגליות שחישוב קוונטי יכול להביא לתחומים כמו בינה מלאכותית, אבחנה רפואית וטיפול תרופתי, רק אם נזכיר כמה. מחשב קוונטי הוא כלי שבו מספר הפעולות הנדרשות כדי להשיג תוצאה מסוימת נמוך באופן מעריכי. חדשנות אינה במהירות הגדולה יותר של כל פעולה בודדת אלא במספר הפעולות המצומצם הדרוש כדי להגיע לתוצאה.

עם זאת, אבטחת המידע שלנו מסתכנת במשבר בשל כניסתם של מחשבים קוונטיים עתידיים, המצוידים במשאבי מחשוב גדולים, שיכולים להתגבר על טכניקות קריפטוגרפיות עדכניות. מסיבה זו, קריפטוגרפיה קוונטית וקריפטוגרפיה שלאחר הקוונטים יהפכו חשובים יותר ויותר.

עוד בנושא באתר הידען:

• אנו קרובים לסיום פיתוח שבב מחשב קוונטי של 50 קיוביט
• שבב פוטוני חדש מבטיח מחשבים קוונטיים חסונים יותר
• על-נוזל נשלט על שבב