Som vi såg under det amerikanska valet 2016, skydda traditionella datasystem, som använder nollor och enor, från hackare är ingen perfekt vetenskap. Tänk nu på den komplexa världen av kvantberäkning, där bitar av information samtidigt kan hålla flera tillstånd bortom noll och ett, och de potentiella hoten blir ännu svårare att hantera. Ändå, forskare vid University of Ottawa har avslöjat ledtrådar som kan hjälpa administratörer att skydda kvantdatornätverk från externa attacker.

"Vårt team har byggt den första högdimensionella kvantklonningsmaskinen som kan utföra kvanthackning för att fånga upp ett säkert kvantmeddelande, "sade professor i fysik vid University of Ottawa Ebrahim Karimi, som innehar Canada Research Chair i Structured Light. "När vi väl kunde analysera resultaten, vi upptäckte några mycket viktiga ledtrådar för att skydda kvantdatornätverk mot potentiella hackningshot. "

Kvantsystem antogs ge fullständigt säker dataöverföring eftersom tills nu, försök att kopiera den överförda informationen resulterade i en ändrad eller försämrad version av den ursprungliga informationen, därigenom besegrar syftet med det första hacket. Traditionell databehandling gör att en hacker helt enkelt kan kopiera och klistra in information och replikera den exakt, men detta stämmer inte i kvantberäkningsvärlden, där försök att kopiera kvantinformation-eller qudits-resulterar i vad Karimi kallar "dåliga" kopior. Tills nu.

För första gången, Professor Karimis team kunde klona fotonerna som överför information, nämligen de enda ljusbärarna som kallas qubits, såväl som kvantteorin tillåter, vilket betyder att klonerna var nästan exakta kopior av den ursprungliga informationen. Dock, förutom att undergräva det som man tidigare trodde var ett perfekt sätt att säkert överföra information, forskarnas analyser avslöjade lovande ledtrådar om hur man skyddar mot sådan hackning.

"Det vi fann var att när större mängder kvantinformation kodas på en enda foton, kopiorna kommer att bli värre och hacka ännu enklare att upptäcka, "sa Frédéric Bouchard, en doktorand från University of Ottawa och huvudförfattare till en publikation med öppen tillgång som dök upp denna månad i den berömda tidskriften Vetenskapliga framsteg . "Vi kunde också visa att kloningsattacker introducerar specifika, observerbara ljud i en säker kvantkommunikationskanal. Att se till att fotoner innehåller den största möjliga informationen och övervakning av dessa ljud i en säker kanal bör hjälpa till att stärka kvantdatornätverk mot potentiella hackningshot. "

Karimi och hans team hoppas att deras ansträngningar för kvanthackning skulle kunna användas för att studera kvantkommunikationssystem, eller mer allmänt för att studera hur kvantinformation rör sig över kvantdatornätverk. För att läsa deras papper, besök Vetenskapliga framsteg hemsida.