Российские ученые значительно повысили безопасность квантового шифрования

Современные системы криптографического шифрования чрезвычайно сложны. Между тем хакеры все еще способны находить слабые места, получая доступ к защищенной информации. Наибольший потенциал представляют собой квантовые системы шифрования. Важный шаг в этом направлении сделали российские специалисты, создавшие алгоритм, делающий перехват данных практически невозможным.

Наиболее распространенной и безопасной считается система асимметрического шифрования. Она построена на использовании закрытого и открытого ключей: второй доступен по открытому каналу, а первый есть только у одного участника обмена данными. Таким образом, любой взлом теряет смысл, поскольку информация, даже будучи перехваченной, окажется недоступна для расшифровки.

Одновременно с этим изучаются методы квантовой криптографии, основанные на законах квантовой механики. В этом случае секретный ключ передается по оптическому каналу с помощью одиночных фотонов. Законы квантовой механики не позволяют злоумышленнику незаметно перехватывать отдельные фотоны. Любая такая попытка будет раскрыта и пресечена. Слабым звеном квантового шифрования остается генератор случайных чисел. Именно на него будут нацелены хакерские атаки.

Ученые консорциума Центра компетенций НТИ «Квантовые коммуникации» нашли способ повысить уровень защищенности систем квантовой криптографии при помощи особого алгоритма, позволяющего обнаруживать атаки именно на квантовый генератор случайных чисел. Для отслеживания атак будут использоваться шумы, возникающие в полупроводниковом лазере и связанные со спонтанным излучением. Их невозможно предсказать или взять под контроль. Для измерения применяются обычные приборы, которые «загрязняют» сигнал.

Ученые из компании QRate и НИТУ «МИСиС» разработали протокол, который позволяет «на лету» оценивать вклад классических шумов и определять таким образом уровень потенциальной угрозы. Более того, предложенный ими протокол позволяет преобразовывать выходную случайную битовую последовательность в «истинно квантовую» без использования сложных алгоритмов постобработки, таких, как хэширование, которые обычно применяется для этих целей. Алгоритм полностью готов к работе и может применяться в существующих и проектируемых квантовых генераторах случайных чисел для установок квантовой криптографии.