Hur kan vi skydda kommunikationen mot avlyssning om vi inte litar på de enheter som används i processen? Detta är en av huvudfrågorna inom kvantkryptografiforskning. Forskare vid universitetet i Basel och ETH Zürich har lyckats lägga den teoretiska grunden för ett kommunikationsprotokoll som garanterar 100% integritet.

Möjligheten att hackare innehar kvantdatorer utgör ett allvarligt framtida hot mot dagens kryptosystem. Forskare arbetar därför med nya krypteringsmetoder baserade på principerna för kvantmekanik. Dock, nuvarande krypteringsprotokoll antar att kommunikationsenheterna är kända, pålitliga enheter. Men vad händer om så inte är fallet och enheterna lämnar en bakdörr öppen för avlyssningsattacker?

Ett team av fysiker under ledning av professor Nicolas Sangouard vid universitetet i Basel och professor Renato Renner från ETH Zürich har utvecklat de teoretiska grunderna för ett kommunikationsprotokoll som erbjuder ultimat integritetsskydd och kan implementeras experimentellt. Detta protokoll garanterar säkerhet inte bara mot hackare med kvantdatorer, men också i de fall de enheter som används för kommunikation är "svarta lådor" vars trovärdighet är en helt okänd egenskap. De publicerade sina resultat i tidningen Fysiska granskningsbrev och har sökt patent.

Späd information med buller

Även om det redan finns några teoretiska förslag för kommunikationsprotokoll med svarta lådor, det fanns ett hinder för deras experimentella implementering:de enheter som användes måste vara mycket effektiva för att upptäcka information om kryptonyckeln. Om för många av informationsenheterna (i form av intrasslade par ljuspartiklar) förblev oupptäckta, det var omöjligt att veta om de hade avlyssnats av en tredje part.

Det nya protokollet övervinner detta hinder med ett knep - forskarna lägger till artificiellt brus i den faktiska informationen om kryptonyckeln. Även om många av informationsenheterna inte upptäcks, en avlyssning får så lite verklig information om krypteringsnyckeln att protokollets säkerhet förblir garanterad. På det här sättet, forskarna sänkte kravet på enheternas detektionseffektivitet.

"Eftersom de första småskaliga kvantdatorer nu finns tillgängliga, vi behöver snabbt nya lösningar för att skydda integriteten, "säger professor Sangouard." Vårt arbete utgör ett viktigt steg mot nästa milstolpe inom säker kommunikation. "