Что такое квантовая криптография? Плюсы и минусы

Новейшая форма шифрования, используемая в настоящее время, называется квантовой криптографией. В этой области шифрования используется комбинация вычислительной мощности и физических процессов, основанных на физических принципах. Квантовое распределение ключей и квантовобезопасная криптография – это мощные методы обеспечения безопасности, разработанные с использованием этих вычислительных мощностей и квантовой механики.

Квантовая криптография использует шифрование и криптографирование по принципам квантовой физики. Безопасность, возникающая в результате интеграции квантовой механики в шифрование, настолько высока, что никто не может получить доступ к данным, переданным и зашифрованным с помощью этого метода.

Данное шифрование не поддается взлому, даже если хакер получил доступ к квантовым компьютерам и всей системе. Квантовое шифрование использует “теорию отсутствия изменений” и множество положений квантовой механики для защиты данных. Квантовое шифрование, без сомнения, превосходит традиционные криптографические методы, которые мы все еще используем сегодня, по качеству, надежности и аутентичности. Хотя данные практически непроницаемы, благодаря широко используемому стандарту Advanced Encryption Standard (AES) во взломе нет ничего таинственного.

Квантовая криптография использует дискретные компоненты света, такие как фотоны, для передачи данных. Для передачи этих данных используются провода, изготовленные из волоконной оптики. Безопасность зависит от использования квантовой физики, поскольку фотоны заменяют двоичные биты. Их использование эффективно, потому что фотоны и другие легкие частицы могут существовать в нескольких местах одновременно. Частицы нельзя дублировать, и ни один квантовый атрибут не может быть просмотрен без изменений. Благодаря этим функциям квантовая криптография может обеспечить высочайший уровень безопасности. Некоторые утверждают, что ключи, которыми обмениваются с помощью квантовой криптографии, непроницаемы, поскольку здесь используется теория фотонов. Однако существует несколько способов обойти защиту этого метода. Однако до сих пор кое-что еще предстоит доказать или продемонстрировать, и даже с мощью квантовых компьютеров взломать квантовый ключ сложно.

Положительные и отрицательные аспекты квантовой криптографии

Безопасность связи: По сравнению с обычными стандартами шифрования квантовая криптография обеспечивает безопасность связи в более высокой степени. Связь безопаснее, поскольку она основана на правилах квантовой физики.
Множественные методы защиты: Квантовые вычисления и физика способствуют обеспечению безопасности с использованием различных методов. В разделах выше мы говорили о запутанности и поляризации. Однако дальнейшие исследования и разработки позволят в будущем создать больше способов.
Обнаружение подслушивания: используя квантово-безопасную криптографию, мы можем идентифицировать любые стороны, пытающиеся получить доступ к данным, за исключением двух сторон, которым это разрешено.

Даже такая сложная технология, как квантовая криптография, имеет некоторые ограничения.

Ограничения по дальности действия: Из-за ограниченной применимости механизма запутывания квантовое шифрование должно использоваться с оптоволоконными линиями. И существует максимальное расстояние, на котором могут быть установлены эти провода. Самое длинное, что мы можем пройти, – 500 километров.
Изменения поляризации: даже при передаче фотоны могут испытывать изменения поляризации. Следовательно, ошибок может быть больше.
Дорогостоящее оборудование: Настройка и установка системы квантовой криптографии требует гораздо более дорогого оборудования, а не просто оптоволоконных соединений.

Зачем нужна квантовая криптография?

Возможно, вам знакомо высказывание “Необходимость – мать изобретений”. Развитие квантовой криптографии и шифрования идет по аналогичному пути. Появление квантовых вычислений, возможно, сделало современные стандарты шифрования уязвимыми. Асимметричное шифрование было взломано компьютерами, использующими алгоритм Шора и квантовые вычисления. Обычные компьютеры не могут найти простое число, необходимое для декодирования данных с использованием стандарта шифрования RSA. Но простое число может быть найдено квантовым компьютером. Следовательно, он может расшифровать ключ. Атака методом перебора с квантового компьютера сделала уязвимыми биты AES-64 и AES-128. Атака методом грубой силы ослабила сеть безопасности, хотя ее еще предстоит взломать. Это сокращает бит AES-256 до бита AES-64, а бит AES-128 до бита AES-64. Хотя 128-битного стандарта AES по-прежнему достаточно для защиты данных, это только вопрос времени, когда квантовые компьютеры смогут расшифровать шифрование.