NASK testuje nową polską technologię kwantową

To pierwszy ukończony element kwantowego systemu dystrybucji kluczy opracowanego w Wojskowej Akademii Technicznej.

W POLSCE PROWADZI SIĘ KOMPUTER KWANTOWY

„Polska technologia kwantowa: generator liczb losowych to jedna z form ochrony przed atakami na sieci światłowodowe, które można przeprowadzić dzięki komputera kwantowego” – mówi kierownik projektu dr hab. Życzkowskiego.

Dodaje, iż takiego komputera jeszcze nie ma i dlatego światłowody są bezpieczne. Jednak po utworzeniu urządzenie odszyfrowuje klucze szyfrujące w ciągu kilku godzin i wykonuje obliczenia, które w tej chwili zajęłyby lata. Naukowcy z Wojskowej Akademii Technicznej budują i udoskonalają własne urządzenia do generowania i dystrybucji klucza kwantowego (QKD) w oparciu o fotony pojedyncze i splątane.

Czy można wygrać na loterii?

Oprócz zastosowań wojskowych polskiego generatora dr. Życzkowskiego jego przydatność (po drobnych modyfikacjach) dla loterii, banków i operatorów telekomunikacyjnych – do generowania kluczy szyfrujących. „Jeśli liczby są generowane numerycznie na zwykłym komputerze, są powtarzalne”. „Generator kwantowy generuje liczby losowe w oparciu o zjawiska fizyki kwantowej, których nie da się przewidzieć w żadnym urządzeniu” – mówi.

Generator kwantowy umożliwia nawiązanie bezpiecznego połączenia. Za bezpieczeństwo odpowiada kod kwantowy szyfrujący wiadomości publiczne. Całkowicie losowe liczby są generowane przez foton (najmniejszą cząsteczkę światła) losowo wybierającą ścieżkę w tak zwanym sprzęgaczu światłowodowym.

Generator tłumi impuls lasera do bardzo niskiej energii, poniżej poziomu energii pojedynczego fotonu. Tłumiony kwant światła losowo wybiera swoją ścieżkę w sprzęgaczu światłowodowym – albo trafia na wyjście „0”, albo „1”. Detektory wykrywają pojedyncze fotony i na podstawie ich „wyboru” generują bity 0 i 1 oraz z nich liczby. Liczby te służą wówczas m.in. do szyfrowania danych.

Wygenerowanie ciągu liczb losowych nie jest łatwe

Miesiąc temu generator liczb losowych został dostarczony do Wojskowej Akademii Technicznej z fabryki konsorcjanta TELDAT. Jest testowany w rzeczywistych sieciach światłowodowych przez Państwowy Instytut Badawczy NASK (również członek konsorcjum).

Docelowo w ramach projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju powstaną dwa generatory liczb losowych, które umożliwią rozpoczęcie kwantowej dystrybucji klucza. Każdy będzie miał własne oprogramowanie, elektronikę i procesor FPGA. Jest to całkowicie polska technologia – autorskie narzędzie dla wojska do zastosowań kryptologicznych na 8 (prawie 9) stopniu wdrożenia. Dr. Życzkowski podkreśla, iż ​​autorskie technologie są najbezpieczniejsze dla kraju.

Nad generatorem kwantowym pracowały także inne instytucje naukowe, m.in. Uniwersytet Gdański wraz z chilijskim Universidad de Concepción, gdzie powstał generator liczb losowych dla loterii państwowej w Chile. Więcej na ten temat – na stronie Uniwersytetu Gdańskiego.

KOMPUTERY KWANTOWE – ZAGROŻENIE CZY BEZPIECZEŃSTWO

W ramach projektu kierowanego przez Wojskową Akademię Techniczną opracowywane są trzy urządzenia do ochrony danych w sieciach komputerowych. „Generator liczb losowych to sukces na drodze do prawidłowego wdrożenia pozostałych urządzeń, które w tej chwili kończymy: kwantowego systemu dystrybucji klucza i systemu kodowania fazowego” – mówi dr hab. Życzkowskiego. Wszystko to razem zwiększy poziom bezpieczeństwa transmisji satelitarnej. Ponadto sekcje światłowodowe są chronione przed podsłuchem i przechwytywaniem wrogich danych.

Naukowiec opowiedział już wcześniej portalowi Science in Poland o tym szerszym obrazie. Zestaw uzupełnia „Generator stanu splątanego” i system wymiany kluczy dla splątanych fotonów. Taka wymiana danych umożliwia ochronę przed atakami na kable światłowodowe, gdy dotychczasowe zakodowane klucze szyfrujące nie są już wystarczające. Więcej o zjawisku splątania fotonów i generatorze stanu splątanego – na TEJ stronie.

Najnowsze urządzenie powstało w ramach projektu „Technologie optyczne kryptologii kwantowej dla ochrony danych w sieciach teleinformatycznych”. Należy do grupy tzw. generatorów liczb losowych (TRNG), w których bity generowane jeden po drugim są całkowicie nieprzewidywalne. Dowiedz się więcej na temat Strona Wojskowej Akademii Technicznej.

PAP – Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk

kol/ zan/ kap/

tr.RL