Fundamentele criptografiei cuantice – Inseparabilitatea cuantică

Într-un context mai larg, criptografia cuantică este o ramură a procesării informațiilor cuantice, care include calculul cuantic, măsurătorile cuantice și teleportarea cuantică. Calculul cuantic și informația cuantică reprezintă studiul sarcinilor de procesare a informațiilor care pot fi realizate folosind sisteme mecanice cuantice.

Mecanica cuantică este un cadru matematic sau un set de reguli pentru construirea teoriilor fizice. Regulile mecanicii cuantice sunt simple, dar chiar și experții le consideră contraintuitive, iar cele mai vechi antecedente ale calculului cuantic și ale informației cuantice pot fi găsite în dorința îndelungată a fizicienilor de a înțelege mai bine mecanica cuantică. Poate cea mai frapantă dintre acestea este studiul inseparabilității cuantice. Inseparabilitatea este o resursă unică specifică mecanicii cuantice, care joacă un rol cheie în multe dintre cele mai interesante aplicații ale calculului cuantic și ale informației cuantice; inseparabilitatea este de epoca de fier pentru epoca de bronz a lumii clasice. În ultimii ani s-au depus eforturi extraordinare pentru a încerca să se înțeleagă mai bine proprietățile inseparabilității, considerată o resursă fundamentală a Naturii, de o importanță comparabilă cu energia, informația, entropia sau orice altă resursă fundamentală. Deși încă nu există o teorie completă a inseparabilității, s-au înregistrat unele progrese în înțelegerea acestei proprietăți stranii a mecanicii cuantice. Mulți cercetători speră că studiul suplimentar al proprietăților inseparabilității va oferi perspective care să faciliteze dezvoltarea de noi aplicații în calculul cuantic și informația cuantică.

După cum știm, este interesant de aflat că, cu un deceniu înainte ca oamenii să-și dea seama că un computer cuantic ar putea fi folosit pentru a sparge criptografia cu cheie publică, găsiseră deja o soluție împotriva acestui atac cuantic – distribuția cheilor cuantice (QKD). Pe baza principiilor fundamentale din fizica cuantică, QKD oferă o modalitate necondiționat sigură de a distribui chei aleatorii prin canale nesigure. Cheia securizată generată de QKD ar putea fi aplicată în continuare în schema OTP sau alți algoritmi de criptare pentru a spori securitatea informațiilor. În acest capitol, vom introduce principiile fundamentale din spatele diferitelor QKD sau QSS și vom prezenta tehnologiile de criptografie cuantică de ultimă generație.

Sursa: Xiaoqing Tan (2012). ”Introduction to Quantum Cryptography”, din Theory and Practice of Cryptography and Network Security Protocols and Technologies, Cap. 5, http://dx.doi.org/10.5772/56092, licența CC BY 3.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu