De flesta säkerhetsapplikationer, till exempel, tillgång till byggnader eller digitala signaturer, använda kryptografiska nycklar som till varje pris måste hållas hemliga. Det är också den svaga länken:Vem garanterar att nyckeln inte blir stulen eller hackad? Med hjälp av en fysisk oklonbar nyckel (PUK), som kan vara ett slag av vit färg på en yta, och ljusets kvantegenskaper, forskare vid University of Twente och Eindhoven University of Technology har presenterat en ny typ av datasäkerhet som tar bort hemliga nycklar. De presenterar sin metod i journalen Kvantvetenskap och teknik .

Informationssäkerhet, inom nätbank, till exempel, fungerar ofta med en kombination av en offentlig nyckel och en privat nyckel. Den offentliga nyckeln är känd för alla, men för att skapa en digital signatur, en privat nyckel är nödvändig. Detta är en kryptografisk metod som bara fungerar om privata nycklar hålls hemliga. Men är vi säkra på att dessa nycklar inte kan fångas upp, av vårdslöshet eller av ett datahack?

Alternativet forskarna presenterar i sin uppsats är en fysisk nyckel som inte kan klonas, en fysisk oklonbar nyckel (PUK). Detta kan vara ett slag av vit färg som starkt sprider ljus eftersom det består av många nanopartiklar. Resultatet är ett unikt fläckmönster. Att göra en nyckel med exakt samma spridningsegenskaper är omöjligt:​​Ingen färgyta blir densamma. PUK:s fastigheter kan vara offentligt tillgängliga, men bara ägaren till nyckeln kan sprida ljuset på rätt sätt.

Kvant

Med hjälp av ett komplext rumsmönster, avsändaren sänder ljuspulser till mottagarens nyckel. Dessa pulser består av ett litet antal fotoner som är i ett kvanttillstånd. Enligt kvantfysikens lagar, detta kvanttillstånd kommer att störas så snart det mäts. Detta innebär att, utan att ha PUK, ingen kommer att kunna bestämma fotonernas kvanttillstånd. Nyckeln, dock, kommer enkelt att översätta den fotoniska signalen till begriplig information. Vem som helst kan skicka ljus till PUK, men bara PUK -ägaren kommer att kunna dekryptera ljusmönstret till information som är vettig.

På det här sättet, ett hemligt meddelande kan skickas utan att behöva lagra hemliga nycklar. Mottagaren, i tur och ordning, kan också indikera att han känner till informationen som lagras i ljuspulserna, och verifiera sig själv. Så, med vanlig kryptografi, signering av ett meddelande är också möjligt. PUK skiljer sig från andra hårdvarunycklar på marknaden, som Yubikey eller läsare som används av banker, som fortfarande använder hemliga digitala nycklar.

Användningen av kvantfysik gör det möjligt att utveckla kryptografiska knep som klassiskt är otänkbara. Protokollet är det senaste av denna utveckling. Även om det första kvantkryptografiska verktyget är från början av åttiotalet, denna forskning visar att fortfarande väsentligen nya tillämpningar är möjliga med hjälp av kvantoptik.

Glasfiber

Även om programmeringen av ljus och spridning är komplicerad, det finns inget behov av exotisk teknik:PUK är billig, och skapa ljusmönstren kan göras med en ljusmodulator som ingår i en vanlig beamer. Tekniken fungerar nu över en meter ledigt utrymme. En viktig framtida applikation forskarna nu arbetar med är säker överföring av data över en glasfiber.