הצפנת נתוני אינטרנט נוכחית מסתמכת על אלגוריתמים מתמטיים הפגיעים למחשוב קוונטי, אך שיטה חדשה המבוססת על הצפנה קוונטית משתמשת בחלקיקי אור לקידוד מובהק וניתנת להרחבה גלובלית עם לוויינים. רשת היברידית עשויה גם לשלב את שני סוגי ההצפנה, תוך שימוש בשיטות קוונטיות רק עבור נתונים רגישים במיוחד.
הצפנה קוונטית מאפשרת תקשורת מאובטחת למרחקים גדולים.
כיצד נוכל להבטיח שהנתונים הנשלחים דרך האינטרנט נגישים רק לנמען המיועד? נכון לעכשיו, הנתונים שלנו מאובטחים באמצעות שיטות הצפנה המבוססות על הנחת היסוד שלפירוק מספרים גדולים היא משימה מורכבת. עם זאת, כמו מחשוב קוונטי התקדמות, טכניקות הצפנה אלו עשויות להפוך לפגיעות ועשויות להיות בלתי יעילות בעתיד.
הצפנה באמצעות חוקים פיזיקליים
טוביאס פוגל, פרופסור להנדסת מערכות תקשורת קוונטיות, עובד על תהליך הצפנה המסתמך על עקרונות הפיזיקה. "האבטחה תתבסס על המידע שיקודד לחלקיקי אור בודדים ולאחר מכן יועבר. חוקי הפיזיקה אינם מתירים לחלץ או להעתיק מידע זה. כאשר המידע מיירט, חלקיקי האור משנים את מאפייניהם. מכיוון שאנו יכולים למדוד את שינויי המצב הללו, כל ניסיון ליירט את הנתונים המועברים יוכר מיד, ללא קשר להתקדמות עתידית בטכנולוגיה", אומר טוביאס פוגל.
האתגר הגדול במה שמכונה הצפנה קוונטית טמון בהעברת נתונים למרחקים ארוכים. בתקשורת קלאסית, מידע מקודד בחלקיקי אור רבים ומועבר דרך סיבים אופטיים. עם זאת, לא ניתן להעתיק את המידע בחלקיק בודד. כתוצאה מכך, לא ניתן להגביר שוב ושוב את אות האור, כמו בשידורי סיבים אופטיים נוכחיים. זה מגביל את מרחק השידור של המידע לכמה מאות קילומטרים.
כדי לשלוח מידע לערים או יבשות אחרות, ישמש מבנה האטמוספירה. בגבהים הגבוהים מ-10 קילומטרים, האטמוספירה דלילה כל כך שהאור לא מתפזר ולא נבלע. זה יאפשר להשתמש בלוויינים על מנת להרחיב את התקשורת הקוונטית למרחקים ארוכים יותר.
לוויינים לתקשורת קוונטית
כחלק ממשימת QUICK³, טוביאס פוגל והצוות שלו מפתחים מערכת שלמה, הכוללת את כל הרכיבים הדרושים לבניית לוויין לתקשורת קוונטית. בשלב ראשון, הצוות בדק כל אחד ממרכיבי הלוויין. השלב הבא יהיה לנסות את כל המערכת בחלל.
החוקרים יחקרו האם הטכנולוגיה יכולה לעמוד בתנאי החלל החיצון וכיצד מרכיבי המערכת הבודדים מתקשרים. שיגור הלוויין מתוכנן לשנת 2025. כדי ליצור רשת כוללת לתקשורת קוונטית, לעומת זאת, יהיה צורך במאות ואולי אלפי לוויינים.
רשת היברידית להצפנה
הרעיון אינו מחייב בהכרח העברת כל המידע בשיטה זו, שהיא מורכבת ויקרה ביותר. ניתן להעלות על הדעת שניתן ליישם רשת היברידית שבה ניתן להצפין נתונים פיזית או מתמטית. אנטוניה וכטר-זה, פרופסור לקידוד וקריפטוגרפיה, פועלת לפיתוח אלגוריתמים מורכבים מספיק שאפילו מחשבים קוונטיים לא יכולים לפתור אותם.
בעתיד, זה עדיין יספיק להצפין את רוב המידע באמצעות אלגוריתמים מתמטיים. הצפנה קוונטית תהיה אופציה רק עבור מסמכים הדורשים הגנה מיוחדת, למשל בתקשורת בין בנקים.
