omtales som QKD (quantum key
distribution). I QKD bruges enkelte
lyspartikler – fotoner – til at bære
krypteringsnøglen. Når man bruger
enkeltfotoner, er det ikke muligt for
uvedkommende at opsnappe nøglen,
da det hurtigt opdages, at der mangler
fotoner, og transmissionen kan
standes.
I QKD udnyttes lysets kvantemekaniske
egenskaber. En af egenskaberne
er, at det er muligt for en enkelt foton
at være flere steder på samme tid. Det
udnytter forskerne på grundforskningscenteret
SPOC (Silicon Photonics
for Optical Communications) ved
DTU Fotonik til at sende mere information
pr. foton. Det vil sige, at i stedet
for at en enkelt foton kun bærer en
enkelt bit (et ettal eller et nul), kan den
bære flere bits.
Fra rekorder til
kvantekryptering
Kommunikationseffektivitet i form af
at sende mere information pr. foton
er hjemmebane for SPOC-centeret.
I flere omgange har forskergruppen
sat verdensrekorder i overførsel af
data – f.eks. i 2014, hvor det lykkedes
at sende 43 terabit pr. sekund (Tbit/s)
CYBERSIKKERHED
Ny metode
effektiviserer
kvantekryptering
Verdensmestrene i hurtig datatransmission bruger
deres viden og avancerede udstyr fra rekordforsøg
til at udvikle en mere effektiv kvantekryptering.
Det meste af den kryptering,
som i dag sikrer de informationer,
vi sender over
internettet, bliver usikker,
når kvantecomputeren er
en realitet. Med sin (forventede) uhyrlige
regnekraft vil kvantecomputeren
på kort tid kunne knække de matematiske
algoritmer, der i dag anvendes til
at generere de dekrypteringsnøgler,
der bruges til at afkode de krypterede
Lotte Krull
Shutterstock,
Martin Kirschgässner
informationer. Modsvaret på denne
udfordring er kvantekryptering.
Med kvantekryptering dannes
dekrypteringsnøglen ud fra kvantemekaniske
principper, der er garant for
fuldstændig tilfældighed, når nøglen
skal skabes, hvilket gør den umulig at
genskabe for andre.
Delingen af kvantekrypteringsnøglen
mellem afsender og modtager
(fra A til B, ofte kaldet Alice og Bob)
Kerne A
Kerne B
Kerne C
Kerne D
Sådan virker den nye Quantum Key Distribution
Alice (A) vil sende en
krypteret besked til Bob
(B). Hun har brug for en
kvantenøgle til at
kryptere beskeden med.
Alices besked: Hi
Sådan ser beskeden ud
skrevet som et
binært tal:
0100100001001001
2 3 Foton
2 3 Foton
2 3 Foton
superpositioner,kerner fotonen gennem måde kan fotonernes 1-taller og 1 1 Alices computer sender en vilkårlig
række af 1-taller og nuller til hendes
superpositioner,kerner gennem måde fotonernes 1-taller 1 Kerne A
=
0
siliciumchip. Hendes laser sender fotoner
Kerne B
=
01
gennem chippen, som guider dem videre ind
superpositioner,i en optisk fiber med fire kerner (glastråde).
Kerne C
=
10
kerner Hver kerne er forudbestemt til at repræsentere
gennem Kerne D
=
11
henholdsvis 1-taller og nuller.
måde fotonernes 1-taller Det nye ved denne måde at lave
kvantekryptering på, er, at fotonens
kvantemekaniske egenskab udnyttes. Det
er en egenskab, der gør, at den kan rejse
gennem flere kerner på samme tid
(superposition). Dvs. at når fotonen f.eks.
rejser gennem kerne B og D bærer den
denne information: 0111.
PC
Foton superposition kerne 10101010 0111
Chip
Optisk fiber
Kerne A
Kerne B
Kerne C
Kerne D
Sådan virker den nye Quantum Key Distribution
Alice (A) vil sende en
krypteret besked til Bob
(B). Hun har brug for en
kvantenøgle til at
kryptere beskeden med.
Alices besked: Hi
Sådan ser beskeden ud
skrevet som et
binært tal:
0100100001001001
Alices computer sender en vilkårlig
række af 1-taller og nuller til hendes
siliciumchip. Hendes laser sender fotoner
gennem chippen, som guider dem videre ind
i en optisk fiber med fire kerner (glastråde).
Hver kerne er forudbestemt til at repræsentere
henholdsvis 1-taller og nuller.
Kerne A
Kerne B
Kerne C
Kerne D
0
01
10
11
=
=
=
=
Det nye ved denne måde at lave
kvantekryptering på, er, at fotonens
kvantemekaniske egenskab udnyttes. Det
er en egenskab, der gør, at den kan rejse
gennem flere kerner på samme tid
(superposition). Dvs. at når fotonen f.eks.
rejser gennem kerne B og D bærer den
denne information: 0111.
Når fotonerne hos Bob, måles superpositioner, dvs.kerner fotonen har gennem den optiske måde kan målingerne fotonernes superposition 1-taller og nuller.
1 PC
Foton i
superposition i
kerne B og D:
10101010 0111
Chip
Optisk fiber
Kerne A
Kerne B
Kerne C
Kerne D
Sådan virker den nye Quantum Key Distribution
Alice (A) vil sende en
krypteret besked til Bob
(B). Hun har brug for en
kvantenøgle til at
kryptere beskeden med.
Alices besked: Hi
Sådan ser beskeden ud
skrevet som et
binært tal:
0100100001001001
Alices computer sender en vilkårlig
række af 1-taller og nuller til hendes
siliciumchip. Hendes laser sender fotoner
gennem chippen, som guider dem videre ind
i en optisk fiber med fire kerner (glastråde).
Hver kerne er forudbestemt til at repræsentere
henholdsvis 1-taller og nuller.
Kerne A
Kerne B
Kerne C
Kerne D
0
01
10
11
=
=
=
=
Det nye ved denne måde at lave
kvantekryptering på, er, at fotonens
kvantemekaniske egenskab udnyttes. Det
er en egenskab, der gør, at den kan rejse
gennem flere kerner på samme tid
(superposition). Dvs.at når fotonen f.eks.
rejser gennem kerne B og D bærer den
denne information: 0111.
Når hos 2 3 Foton
PC
Foton i
superposition kerne B 10101010 0111
Chip
Optisk fiber
Kerne A
Kerne B
Kerne C
Kerne D
Sådan virker den nye Quantum Key Distribution
Alice (A) vil sende en
krypteret besked til Bob
(B). Hun har brug for en
kvantenøgle til at
kryptere beskeden med.
Alices besked: Hi
Sådan ser beskeden ud
skrevet som et
binært tal:
0100100001001001
Alices computer sender en vilkårlig
række af 1-taller og nuller til hendes
siliciumchip. Hendes laser sender fotoner
gennem chippen, som guider dem videre ind
i en optisk fiber med fire kerner (glastråde).
Hver kerne er forudbestemt til at repræsentere
henholdsvis 1-taller og nuller.
Kerne A
Kerne B
Kerne C
Kerne D
0
01
10
11
=
=
=
=
Det nye ved denne måde at lave
kvantekryptering på, er, at fotonens
kvantemekaniske egenskab udnyttes. Det
er en egenskab, der gør, at den kan rejse
gennem flere kerner på samme tid
(superposition). Dvs. at når fotonen f.eks.
rejser gennem kerne B og D bærer den
denne information: 0111.
PC
Foton superposition kerne 10101010 0111
Chip
Optisk fiber
22 CYBERSIKKERHED KVANTEKRYPTERING