Cripotografia cuantică

INTRODUCERE

În ultimii ani, lumea în care criptografia cuantică evoluează, s-a schimbat profund.

Dezvăluirile făcute despre securitate a făcut lumea mai conștientă de importanța protejării datelor sensibile de tot felul de adversari, inclusiv uneori "prieteni".

Dacă vor fi construite pe scară largă computerele cuantice, acestea vor putea sparge multe dintre criptosistemelele cu cheie publică aflate în prezent în uz. Acest lucru ar compromite în mod serios confidențialitatea și integritatea comunicațiilor digitale pe Internet și în alte părți. Scopul criptografiei post-cuantice este de a dezvolta sisteme criptografice care sunt protejate atât împotriva computerelor cuantice, cât și clasice, și pot interconecta cu protocoalele și rețelele de comunicații existente.

În timp ce în trecut era mai puțin clar că computerele cuantice mari sunt o posibilitate fizică, mulți oameni de știință consideră acum că aceasta este doar o provocare semnificativă în domeniul ingineriei. Unii ingineri chiar prezică că, în următorii 20 de ani, computerele cuantice vor fi construite pentru a rupe în mod esențial toate schemele de chei publice utilizate în prezent. Din punct de vedere istoric, a durat aproape două decenii pentru a implementa infrastructura criptografică modernă a cheii publice. Prin urmare, indiferent dacă putem estima timpul exact al sosirii erei computerizate cuantice, trebuie să începem acum să pregătim sistemele noastre de securitate a informațiilor pentru a rezista calculului cuantic.

Criptografia cuantică oferă noi metode de comunicare sigure. Spre deosebire de criptografia tradițională clasică, care utilizează diverse tehnici matematice pentru a restricționa eavesdroppers de la învățarea conținutului mesajelor criptate, criptografia cuantică este axată pe informații fizice. Procesul de transmitere și stocare a informațiilor este întotdeauna efectuat prin mijloace fizice, de exemplu fotoni din fibre optice sau electroni în curentul electric. Cu ajutorul fenomenelor cuantice se poate proiecta și implementa un sistem de comunicare care poate detecta întotdeauna un eavesdropper.

Criptografia cuantică permite un transfer mai sigur al cheilor utilizate în codare și decodare. Cantitatea de informații care se poate transfera folosind criptografia cuantică nu este foarte mare sau foarte rapidă, dar este foarte sigură. Viteză maximă, amploarea și securitatea transferului se realizează prin trimiterea cheii secrete folosind codarea cuantică, dar pentru codare și transmitere de date se folosesc metode și algoritmi tradiționali.

Criptografia cuantică impune o explorare fizică, mai precis fizica cuantică, o abordare relativ diferită. Criptografia sigură demonstrată, combină un strat fizic pentru Quantum Key Distribution (QKD), QRNG (generator de numere random cuantice) și o mare parte a algoritmilor clasici pentru a asigura confidențialitate timp îndelungat. Important este faptul că sistemele bazate pe QKD pot fi atacate numai în timp real. Prin urmare, o eroare pe un sistem bazat pe QKD nu afectează deloc comunicarea din trecut și efectul său asupra comunicării viitoare, depinde de detaliile de ipotetica eroare (un exemplu este în cazul în care autentificarea se realizează printr-o funcție 'one-way' -sens unic) clasică într-o direcție, apoi dacă funcția devine ruptă după un minut, acest lucru nu are niciun impact asupra securitătii, deoarece, după un minut,

Această lucrare va explora criptografia cuantică, securitatea aplicată în criptografia cuantică.

CAPITOLUL 1

Criptografia cuantică

1.1 Conceptul criptografiei

Criptografia este o metodă de stocare și transmitere a datelor într-o anumită formă, astfel încât doar cei pentru care este destinat mesajul să îl poate înțelege. Criptografia este strâns legată de disciplinele de criptologie și criptoanaliză. Criptografia include tehnici, precum microdots, fuzionează cuvinte cu imagini și alte modalități de a ascunde. În zilele noastre, în lumea calculatoarelor, criptografia este cel mai adesea asociată cu “codare” din text simplu (text obișnuit, sau denumit uneori ca text clar), în cifrat (procesul numindu-se criptare, ”encryption”), apoi invers (procesul numindu-se decriptare, ”decryption”). Persoanele care practică acest domeniu sunt cunoscuți sub numele de cartografi.

Criptografia modernă se ocupă cu următoarele patru obiective:

- Confidențialitate;

- Integritate;

- Fără denunțare;

- Autentificare.

Proceduri și protocoale care îndeplinesc unele sau toate criteriile de mai sus sunt cunoscute ca criptosisteme (Cryptosystems). Criptosistemele sunt adesea gândite pentru referire doar la proceduri matematice și programe pe calculator, cu toate acestea, ele includ și reglementarea comportamentului uman, precum alegerea parolelor greu de ghicit și deconectarea sistemelor neutilizate.

Capacitatea de a stoca și transmite în siguranță informațiile s-a dovedit a fi un factor critic în succes, în război și în afaceri. Cu toate acestea, în ziua de astăzi, internetul permite răspândirea de programe puternice și, mai important, tehnicile de bază ale criptografiei, astfel încât multe dintre cele mai avansate criptosisteme sunt acum în domeniul public.

1.2 Ce este criptografia cuantica?

Criptarea cuantică este o abordare bazată pe fizica cuantică pentru a realiza comunicații securizate. Spre deosebire metodele de criptografie tradiționale, care folosesc diverse metode matematice pentru a împiedica interceptarea și decodificarea mesajului, criptarea cuantică se bazează pe legile fizicii în ceea ce privește transmiterea informației. Interceptarea poate fi văzută ca o măsurare a unui obiect fizic - în acest caz, purtătorul de informație. Folosind fenomene cuantice, cum ar fi suprapunerea cuantică sau legătura cuantică, se poate proiecta și implementa un sistem de comunicație care să evite întotdeauna interceptarea. Aceasta este din cauză că măsurătorile asupra unui purtător de natură cuantică îl modifică și, în acest fel, rămân “urme” ale interceptării.