Kwantowy generator liczb losowych umożliwi szyfrowanie komunikacji satelitarnej i światłowodowej. Urządzenie prosto z polskiej fabryki jest gotowe do testów w NASK – mówi dr hab. Marek Życzkowski z Wojskowej Akademii Technicznej.
To pierwszy ukończony element kwantowego systemu dystrybucji kluczy opracowanego w Wojskowej Akademii Technicznej.
W POLSCE PROWADZI SIĘ KOMPUTER KWANTOWY
„Polska technologia kwantowa: generator liczb losowych to jedna z form ochrony przed atakami na sieci światłowodowe, które można przeprowadzić za pomocą komputera kwantowego” – mówi kierownik projektu dr hab. Życzkowskiego.
Dodaje, że takiego komputera jeszcze nie ma i dlatego światłowody są bezpieczne. Jednak po utworzeniu urządzenie odszyfrowuje klucze szyfrujące w ciągu kilku godzin i wykonuje obliczenia, które obecnie zajęłyby lata. Naukowcy z Wojskowej Akademii Technicznej budują i udoskonalają własne urządzenia do generowania i dystrybucji klucza kwantowego (QKD) w oparciu o fotony pojedyncze i splątane.
Czy można wygrać na loterii?
Oprócz zastosowań wojskowych polskiego generatora dr. Życzkowskiego jego przydatność (po drobnych modyfikacjach) dla loterii, banków i operatorów telekomunikacyjnych – do generowania kluczy szyfrujących. „Jeśli liczby są generowane numerycznie na zwykłym komputerze, są powtarzalne”. „Generator kwantowy generuje liczby losowe w oparciu o zjawiska fizyki kwantowej, których nie da się przewidzieć w żadnym urządzeniu” – mówi.
Generator kwantowy umożliwia nawiązanie bezpiecznego połączenia. Za bezpieczeństwo odpowiada kod kwantowy szyfrujący wiadomości publiczne. Całkowicie losowe liczby są generowane przez foton (najmniejszą cząsteczkę światła) losowo wybierającą ścieżkę w tak zwanym sprzęgaczu światłowodowym.
Generator tłumi impuls lasera do bardzo niskiej energii, poniżej poziomu energii pojedynczego fotonu. Tłumiony kwant światła losowo wybiera swoją ścieżkę w sprzęgaczu światłowodowym – albo trafia na wyjście „0”, albo „1”. Detektory wykrywają pojedyncze fotony i na podstawie ich „wyboru” generują bity 0 i 1 oraz z nich liczby. Liczby te służą wówczas m.in. do szyfrowania danych.
Wygenerowanie ciągu liczb losowych nie jest łatwe
Miesiąc temu generator liczb losowych został dostarczony do Wojskowej Akademii Technicznej z fabryki konsorcjanta TELDAT. Jest testowany w rzeczywistych sieciach światłowodowych przez Państwowy Instytut Badawczy NASK (również członek konsorcjum).
Docelowo w ramach projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju powstaną dwa generatory liczb losowych, które umożliwią rozpoczęcie kwantowej dystrybucji klucza. Każdy będzie miał własne oprogramowanie, elektronikę i procesor FPGA. Jest to całkowicie polska technologia – autorskie narzędzie dla wojska do zastosowań kryptologicznych na 8 (prawie 9) stopniu wdrożenia. Dr. Życzkowski podkreśla, że autorskie technologie są najbezpieczniejsze dla kraju.
Nad generatorem kwantowym pracowały także inne instytucje naukowe, m.in. Uniwersytet Gdański wraz z chilijskim Universidad de Concepción, gdzie powstał generator liczb losowych dla loterii państwowej w Chile. Więcej na ten temat – na stronie Uniwersytetu Gdańskiego.
KOMPUTERY KWANTOWE – ZAGROŻENIE CZY BEZPIECZEŃSTWO
W ramach projektu kierowanego przez Wojskową Akademię Techniczną opracowywane są trzy urządzenia do ochrony danych w sieciach komputerowych. „Generator liczb losowych to sukces na drodze do prawidłowego wdrożenia pozostałych urządzeń, które obecnie kończymy: kwantowego systemu dystrybucji klucza i systemu kodowania fazowego” – mówi dr hab. Życzkowskiego. Wszystko to razem zwiększy poziom bezpieczeństwa transmisji satelitarnej. Ponadto sekcje światłowodowe są chronione przed podsłuchem i przechwytywaniem wrogich danych.
Naukowiec opowiedział już wcześniej portalowi Science in Poland o tym szerszym obrazie. Zestaw uzupełnia „Generator stanu splątanego” i system wymiany kluczy dla splątanych fotonów. Taka wymiana danych umożliwia ochronę przed atakami na kable światłowodowe, gdy dotychczasowe zakodowane klucze szyfrujące nie są już wystarczające. Więcej o zjawisku splątania fotonów i generatorze stanu splątanego – na TEJ stronie.
Najnowsze urządzenie powstało w ramach projektu „Technologie optyczne kryptologii kwantowej dla ochrony danych w sieciach teleinformatycznych”. Należy do grupy tzw. generatorów liczb losowych (TRNG), w których bity generowane jeden po drugim są całkowicie nieprzewidywalne. Dowiedz się więcej na temat Strona Wojskowej Akademii Technicznej.
PAP – Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk
kol/ zan/ kap/
tr.RL
Witold Gombrowicz jest autorem publikującym na portalu humanmag.pl, gdzie porusza tematy związane z aktualnościami, polityką, biznesem, technologią, sportem, rozrywką i stylem życia. Skupia się na przejrzystym przedstawianiu faktów, dostarczaniu użytecznych informacji oraz opisywaniu wydarzeń i historii istotnych dla czytelników w rzetelny i przystępny sposób.