Πεπλεγμένα φωτόνια για την ασφαλή μεταφορά χρημάτων

Από την ιστοσελίδα NewScientist, 22 Απριλίου 2004

Πριν λίγες μέρες σε μια τράπεζα στην Αυστρία έγινε μια ηλεκτρονική συναλλαγή χρημάτων χρησιμοποιώντας πεπλεγμένα φωτόνια για να δημιουργήσουν ένα ασφαλή κρυπτογραφημένο επικοινωνιακό κώδικα.

Αν  υπάρχουν ήδη εμπορικά προϊόντα κβαντικής κρυπτογραφίας, κανένα από αυτά δεν κάνει χρήση πεπλεγμένων φωτονίων για να εγγυηθεί ασφαλείς επικοινωνίες.

Ο νέος τρόπος ασφαλούς σύνδεσης χρησιμοποιήθηκε για να μεταφέρει χρήματα μεταξύ του City Hall της Βιέννης και της Αυστριακής Τράπεζας Creditanstalt την περασμένη Τετάρτη. Το κρυπτογραφικό σύστημα που αναπτύχθηκε από τον Anton Zeilinger και τους συνεργάτες του από το Πανεπιστήμιο της Βιέννης και της αυστριακής επιχείρησης ARC Seibersdorf Research.

Τα πεπλεγμένα φωτόνια υπακούουν στις παράξενες αρχές της κβαντικής φυσικής, σύμφωνα με τις οποίες η μεταβολή της κατάστασης του ενός φωτονίου θα επηρεάσει αμέσως το άλλο, ανεξάρτητα της ύλης και της απόστασης που υπάρχει μεταξύ τους.

Τα ζεύγη των πεπλεγμένων φωτονίων που χρησιμοποιήθηκαν δημιουργήθηκαν πυροδοτώντας ένα λέιζερ. Και από κάθε φωτόνιο φτιάχτηκε άλλο ένα με όμοιες ιδιότητες. Το ένα από αυτά τα δύο πεπλεγμένα φωτόνια εστάλη εν συνεχεία από την τράπεζα στο City Hall μέσω οπτικών ινών.

Δημιουργία κλειδιού

Όταν αυτά τα φωτόνια έφθασαν στον προορισμό τους, παρατηρήθηκε η κατάσταση της πόλωσής τους. Η κατάσταση της πόλωσης περιγράφεται είτε με ένα 1 είτε με ένα 0, και δίνεται και στα δύο άκρα της σύνδεσης με τα ίδια δεδομένα. Κατ' αυτό τον τρόπο, είναι δυνατό να φτιαχτεί ένα κρυπτογραφικό κλειδί με το οποίο να εξασφαλίζει την πλήρη ασφάλεια της οικονομικής συναλλαγής.

Η κβαντική διεμπλοκή εξασφαλίζει την ασφάλεια των επικοινωνιών επειδή οποιαδήποτε προσπάθεια να παραβιαστούν τα φωτόνια κατά τη μεταφορά και να βρεθεί έτσι το κρυπτογραφικό κλειδί, θα γινόταν αμέσως φανερό σε αυτούς που ελέγχουν την κατάσταση των άλλων φωτονίων σε κάθε ζευγάρι.

Και επειδή το προκύπτον κλειδί είναι τυχαίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δίνει μια απολύτως ασφαλή σύνδεση ακόμη και σε ένα μη προστατευμένο κανάλι επικοινωνιών, υπό τον όρο ότι χρησιμοποιείται ένα νέο κλειδί την κάθε φορά.

Αυτό το σύστημα μπορεί να εγγυηθεί την ασφάλεια στις συναλλαγές. Σε αντίθεση, με τα περισσότερα μη-κβαντικά κρυπτογραφικά συστήματα, που στηρίζονται σε εξαιρετικά χρονοβόρα μαθηματικά προβλήματα που δημιουργούν κώδικες που δεν είναι εύκολο  - αλλά όχι και αδύνατον - να σπάσουν.

"Εάν μιλάμε για μεγάλα ποσά χρημάτων, οι άνθρωποι ενδιαφέρονται για ασφαλείς μεταφορές", λέει ο Zeilinger. Προσθέτει δε ότι το σύστημα δεν πρέπει να είναι ακριβότερο στην εφαρμογή του από την σημερινή τεχνολογία.

Η μεταφορά χρημάτων με κρυπτογραφημένα φωτόνια αφορούσε μια δωρεά του δημάρχου της Βιέννης,  3000 ευρώ, σε έναν λογαριασμό της ομάδας της Βιέννης. Τα δύο κτήρια απέχουν 500 μέτρα, κι έγινε με τη βοήθεια των οπτικών ινών.

Ο Zeilinger λέει ότι σε γενικές γραμμές πρέπει να είναι δυνατό να επεκταθεί αυτή η σύνδεση σε απόσταση 20 χιλιομέτρων. Πέρα από αυτήν την απόσταση γίνεται δύσκολο να διαβιβαστούν μεμονωμένα φωτόνια αξιόπιστα.

Τον Ιούνιο του 2003 η ίδια ομάδα στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης διαβίβασε πεπλεγμένα φωτόνια πάνω από τον ποταμό Δούναβη.

Οι εμπορικές κβαντικές κρυπτογραφικές συσκευές, που υπάρχουν ήδη, κατασκευασμένες από επιχειρήσεις όπως οι ID Quantique και MagiQ, χρησιμοποιούν διαφορετικές αρχές για να δημιουργήσουν ένα ασφαλές κλειδί. Χρησιμοποιούν, επίσης, ασθενείς παλμούς φωτός αντί των μεμονωμένων φωτονίων.

Επειδή αυτοί οι παλμοί πρέπει να είναι αρκετά ασθενείς για να εγγυηθούν την ασφάλεια, απαιτούνται πιο ευαίσθητοι ανιχνευτές, λέει ο Tim Spiller, ένας ερευνητής κβαντικών επικοινωνιών στο ερευνητικό εργαστήριο της Hewlett Packard στο Μπρίστολ. Σημειώνει δε, ότι η χρησιμοποίηση των ζευγών των πεπλεγμένων φωτονίων κάνει ευκολότερη την απόλυτη μυστικότητα.