Nyckeln till att bevisa säkerheten för enhetsoberoende kvantkryptografi i en regim som kan uppnås med toppmodern kvantteknologi är insikten att varje attackstrategi, oavsett hur komplext (symboliserat i den nedre raden), kan delas upp i en sekvens av enkla steg (övre raden). Kredit:(Bild från Arnon-Friedman et al. Nature Comms 9, 459; 2018).
Ett internationellt team av forskare har bevisat, för första gången, säkerheten för så kallad enhetsoberoende kvantkryptografi i en regim som kan uppnås med toppmodern kvantteknologi, vilket banar vägen för praktiskt förverkligande av sådana system där användare inte behöver oroa sig för om deras enheter kan lita på eller inte.
I kvantkryptografi, kvantmekanikens lagar utnyttjas för att skicka meddelanden med högre säkerhet än vad som är möjligt i konventionella kryptografiska system baserade på klassiska fysiska fenomen. I princip, kvantkommunikation möjliggör absolut säkerhet – det vill säga, ingen motståndare kan fånga upp meddelanden eller mixtra med dem. Men i praktiken, sådan ovillkorlig säkerhet är för närvarande inte möjlig. En huvudväg för obehörig åtkomst är förhandsmanipulation av kommunikationsenheterna som kommer att användas senare. Skriver in Naturkommunikation , Rotem Arnon-Friedman och kollegor beskriver kvantkryptografiska protokoll som säkerställer nästan optimal säkerhet, även om enheterna manipuleras, och att sådan enhetsoberoende kvantkryptografi borde vara möjlig med nuvarande kvantteknologi.
Enhetsoberoende kvantkryptografi är guldstandarden för kvantkommunikation, eftersom fördelarna med kvantkryptografi över dess klassiska motsvarighet kan realiseras utan att behöva oroa dig för om enheten kan lita på eller inte. Detta är ett tilltalande perspektiv, men hittills, enhetsoberoende kvantkryptografi har varit teoretisk, med experimentella krav som inte kan uppnås under realistiska förhållanden.
Arnon-Friedman, en Ph.D. student i gruppen av prof. Renato Renner vid Institutet för teoretisk fysik vid ETH Zürich, och medarbetare i USA, Frankrike och Tjeckien, utvecklat ett nytt teoretiskt koncept som kallas entropiackumulering, och tillämpade det på kvantkryptografi. De finner att varje attackstrategi, hur komplicerat det än är, kan delas upp i en sekvens av enkla steg. Detta är användbart för säkerhetsbevis, som är notoriskt svåra, eftersom alla möjliga attackstrategier måste beaktas. Med sitt nya tillvägagångssätt, Arnon-Friedman och hennes kollegor har bevisat, för första gången, säkerheten för enhetsoberoende kvantkryptografi i en regim som kan uppnås med den senaste kvantteknologin, vilket banar väg för praktiskt förverkligande av sådana system.
