Квантовая криптография - одно из многообещающих и, скорее всего, уже в недалеком будущем реализуемых направлений в рамках квантовой теории информации. И лидеры направления явно спешат с коммерческой реализацией своих наработок. Это понятно: цена секретности и безопасности коммуникаций очень высока. В последнее время несколько исследовательских групп сообщили о своих успехах в плане практического внедрения квантовых криптографических систем. Об успехе швейцарских физиков, передавших криптографический ключ почти на 70 км, и работе британо-германского коллектива, впервые осуществившего передачу ключа непосредственно через воздушное пространство без использования оптоволокна, "КВ" уже сообщала (№№ 13, 39). Не заставили долго ждать анонсов и еще две исследовательские группы: MagiQ Technologies Inc., осуществившая связь с использованием квантово-оптических технологий на расстояние 30 км, и исследователи из Северо-западного университета (Эванстон, штат Иллинойс), продемонстрировавшие технологию, позволяющую передавать шифрованное сообщение со скоростью 250 Мбит в секунду, правда, пока на небольшое расстояние. По мнению лидеров, безопасная квантовая связь станет реальностью уже в будущем году.

Система распределения квантового ключа (QKD, "quantum key distribution"), испытанная недавно MagiQ Technologies в штате Навахо, напоминает систему, используемую швейцарскими физиками. Это "два черных ящика", связанные оптоволоконным каналом. Для шифрования используется известный протокол BB84, предложенный в 1984 году Жилем Брассаром (Gilles Brassard) и Чарльзом Беннеттом (Charles Bennett) в пионерской работе "Квантовая криптография: распределение открытого ключа". В этой схеме каждый бит, входящий в "черный ящик", кодируется в виде смешения двух не ортогональных, одинаково вероятных квантовых состояний, например, поляризаций фотона. По законам квантовой механики невозможно точно различить эти два состояния, не производя измерений, которые изменяют состояния фотона, регистрируемого получателем. На этом и основывается невозможность секретного перехвата сообщения. Это, так сказать, стандартная модель.

Ученые из Северо-западного университета полностью изменили саму схему. Они предложили метод квантового кодирования самих данных, а не только одного ключа. В этой модели учитывается угол поляризации каждого переданного фотона, так что любая попытка декодировать сообщение приводит к такой зашумленности канала, что всякая расшифровка становится невозможной. Существующий в настоящее время прототип позволяет передавать данные на беспрецедентно высокой скорости - порядка 250 Мбит в секунду. Но исследователи обещают, что уже следующего поколения модель примерно через пять лет сможет работать практически на магистральной скорости интернета порядка 2,5 Гигабит в секунду. По словам одного из разработчиков, профессора Према Кумара (Prem Kumar), "еще никому не удавалось выполнять квантовое шифрование на таких скоростях". Ученые уже получили несколько патентов на свои разработки и сейчас работают вместе со своими промышленными партнерами - Telcordia Technologies и BBN Technologies - над дальнейшим усовершенствованием системы. Первоначально рассчитанный на пять лет проект был поддержан грантом DARPA (the Defense Advanced Research Projects Agency) в 4,7 миллиона долларов.

Некоторые подробности см. на: www.eetimes.com/story/OEG20021111S0036 и www.eetimes.com/story/OEG20021105S0019.

Сергей САНЬКО,
[email protected]