To pierwszy gotowy element zestawu do dystrybucji klucza kwantowego opracowany w Wojskowej Akademii Technicznej. „Polska technologia kwantowa: generator liczb losowych - jest jedną z form ochrony przed atakami na światłowody, których można by było dokonać, mając komputer kwantowy”, powiedział w rozmowie z serwisem PAP Nauka w Polsce kierujący projektem dr hab. Marek Życzkowski z WAT. Jak mówi, takiego komputera jeszcze nie ma, dlatego światłowody są bezpieczne. Jednak – gdy urządzenie powstanie - to w kilka godzin odkoduje klucze szyfrujące, wykonując obliczenia, które teraz wymagałyby lat. Naukowcy z WAT budują i udoskonalają własne urządzenia do generacji i dystrybucji kwantowego klucza kwantowego (QKD) na bazie pojedynczych fotonów, a także fotonów splątanych.

Czy można przewidzieć, jakie liczby wypadną w lotto?

Obok zastosowań wojskowych polskiego generatora dr hab. Życzkowski wskazał jego przydatność (po lekkich modyfikacjach) dla totalizatora, banków lub dla operatorów telekomunikacyjnych - do generacji kodów szyfrujących. „Jeśli liczby generowane są numerycznie, czyli za pomocą zwykłego komputera, to są one powtarzalne. Wprawdzie w długim okresie, ale są. Generator kwantowy generuje liczby losowe na bazie kwantowych zjawisk fizycznych, czyli nieprzewidywalne żadnym urządzeniem”, tłumaczy optoelektronik.

Generator kwantowy pozwala zbudować bezpieczne łącze. Za bezpieczeństwo odpowiada kod kwantowy, którym szyfruje się jawne wiadomości. W pełni losowe liczby powstają dzięki temu, że foton (najmniejsza cząstka światła) losowo wybiera drogę w tzw. sprzęgaczu światłowodowym.

Generator tłumi impuls laserowy do bardzo małej energii - poniżej poziomu energii pojedynczego fotonu. Tak stłumiony kwant światła w sposób losowy obiera drogę w sprzęgaczu światłowodowym - albo kieruje się do wyjścia „0” albo „1”. Detektory wykrywają pojedyncze fotony i na podstawie ich „wyboru” generowane są bity 0 i 1, a z nich - liczby. Te liczby to potem sposób m.in. na szyfrowanie danych.

Generator liczb losowych miesiąc temu przyjechał do WAT z fabryki konsorcjanta, firmy TELDAT. Będzie on testowany na rzeczywistych sieciach światłowodowych przez Narodową Akademicką Sieć Komputerową – NASK PIB (również członka konsorcjum).

Docelowo, w ramach projektu finansowanego przez środki NCBR, powstaną dwa generatory liczb losowych, żeby uruchomić dystrybucję klucza kwantowego (ang. Quantum Key Distribution). Każdy będzie miał m.in. własne oprogramowanie, elektronikę i procesor FPGA. To w pełni polska technologia – autorskie narzędzie dla wojska do zastosowań kryptologicznych na VIII (prawie IX) poziomie wdrożenia. Dr hab. Życzkowski podkreśla, że własne technologie są najbezpieczniejsze dla kraju.

Nad generatorem kwantowym pracowały też inne instytucje naukowe, m.in. Uniwersytet Gdański wraz z oraz chilijskim Universidad de Concepción, gdzie powstał generator liczb losowych przeznaczony do loterii państwowej w Chile (zakładów bukmacherskich).

Komputer kwantowy – za i przeciw

W projekcie, którego liderem jest WAT, powstają trzy urządzenia do ochrony danych w sieciach komputerowych. „Generator liczb losowych to sukces na drodze do prawidłowego uruchomienia pozostałych urządzeń, które mamy na ukończeniu, czyli systemu dystrybucji klucza kwantowego i systemu kodowania fazowego”, mówi dr hab. Życzkowski. Wszystko to razem pozwoli podwyższyć stopień ochrony transmisji satelitarnej. Zabezpieczy też odcinki światłowodów przed podsłuchem i wrogim przejęciem danych. Uzupełnieniem zestawu będzie "generator stanów splątanych" i system wymiany klucza na fotonach splątanych. Taka wymiana danych umożliwi zabezpieczenie przed atakami na światłowód, gdy obecne kodowe klucze szyfrujące nie będą już wystarczające.

Najnowsze urządzenie powstało w ramach projektu „Technologie optyczne kryptologii kwantowej do ochrony danych w sieciach teleinformatycznych”. Należy do grupy tzw. prawdziwych generatorów liczb losowych (ang. TRNG – True Random Number Generator), w których kolejno generowane bity są całkowicie nieprzewidywalne. Więcej na stronie WAT.

Źródło: PAP - Nauka w Polsce