量子密码学:物联网的灵丹妙药?

量子密码学讨论(QC)理论和它仍然只是理论是一个潜在的非常强大的安全过程,可以实现信息的传播沟通渠道,使用量子力学的原则。这是特别有趣的,因为它是不可能衡量一个光子,QC的基本元素创建安全的密钥,而不影响其行为。

“量子密码学依赖任何的原则是被观察到的变化,“说Roel Schouwenberg,卡巴斯基实验室的主要安全研究员。“这意味着它是不可能拦截/窃听两个节点之间的交通,拦截数据意味着改变它。因此,量子密码学是牢不可破的现行法律下物理实施的时候。”

QC正在打量着作为一个方法能有效地生成一个牢不可破的安全的关键,可以用来保护敏感数据。通过使用基本粒子在这种情况下photons-QC可以生成密钥建立保密通信。附近也可以,简单明了的确定性,提醒用户如果键已经受损。

有一个谨慎的支撑兴奋QC如何彻底改变物联网/ E,床通过启用无忧无虑的,无懈可击的对象之间的连接。如果这成为现实,单身,最迫在眉睫的问题的物联网/ E,床会应验。开放大门真正un-bridled,和前所未有的发展领域,创建all-is-connected-to-everything最后边界的物联网/ E,床。

现实的检验
只是因为它不是准备黄金时间并不意味着它不值得讨论。量子物理学是迷人的,集体量子理论已经存在了超过100年。第一次尝试解释有点横向今天我们如何看待它。马克斯·普朗克教授提出的,谁创造了这个词“量子”光子(早期),量子物理学发展的基础。

多年来,重大贡献和修改的波尔,爱因斯坦,维尔纳,狄拉克,出生,海森伯、泡利,和冯·诺依曼塑造了今天我们如何定义它。但是基本的前提是正确的。例如,如果没有有效的设备,如晶体管无法工作。此外,已经有一些成功的量子力学接近绝对零度,但不知何故,似乎并不实用,质量控制。和质量控制仍处于早期阶段的理论路线图。

质量控制理论
质量控制是一个点对点(P2P) lightwave-based通过光缆传输技术,利用光子链接。本杰明,首席技术官Rambus的密码学研究部门,解释了为什么它是这样一个理想的媒介下一级安全通信:“首先,传输可以审计,以及量子力学的物理效应可以应用于确定任何窃听。这样做的方法之一是通过量子密钥分发。这个过程首先检查传输的完整性,然后传递随机密钥通过量子密码学机制。传统密码学是用于安全后续通信。”

这似乎是一个理想的解决方案对于物联网/ E,床。到目前为止,与物联网/ E迫在眉睫的问题,床是如何安全可能是数以百万计的低端芯片对象完全自治。它不解决直接芯片访问等问题的简单边信道攻击,但它确实表明几乎万无一失的保护通信通道,所有的物联网平台/ E,轻便对象使用互连。能够检查钥匙和明确,知道已经妥协,是非常宝贵的。

但一个光子如何成为一个钥匙吗?和信息附加到一个光子的自旋可以用来创建二进制数据吗?这个理论是相对简单的。它包括光子的状态和过滤器两端的链接。

一个光子可以被极化,这就是神奇的子弹。光子可以极化角四个州之一:0º,45º,90º,135º。0和90º偏振被称为直线,45º和135º偏振被称为对角基础(见图1)。

图1所示。极化和基础的图形表示形式。

在发射端,光子被发送通过极化滤波器和传播的四个角。在接收端,光子的偏振测量与直线或对角线过滤器。过滤器是一个随机的基础上选择,结果是编目。测量的类型(直线或基础),返回给发送者。结果的实际角度光子(记住,每种有两个角的可能性)仍然未知发件人。

下一个传输和接收的过程验证光子在角状态。保持匹配,不匹配丢弃。保留光子然后翻译成0和1来创建一个安全的关键。图2是一个图形化的过程。

这是通过一个发送方和接收方之间的沟通,每个州只是验证是正确或不正确的。有人窃听只能得出,光子是两角的可能性之一,没有一个4。

图2。密钥生成步骤的图形表示形式。

一旦关键是,只要没有尝试拦截光子,关键仍将继续之前每个传输安全。正如前面提到的,任何试图衡量或“看”到光子会改变他们的状态。监控网络,实现,在传输路径来检测是否有状态改变的光子在传输过程中。如果它检测到任何篡改,它可以打破的联系,并通知当事人,已经尝试妥协的联系。

问题要解决
尽管QC对有利的一面,也有一些缺点,在这两种部署,和不渗透性。所以看起来那么积极,而一些人认为它完全安全的关键环节,仍有挑战,必须克服。

“有重大缺点使用量子密码学在实际情况下,“小君笔记。“消息必须发送点对点,他们不能被网络路由。他们也不能使用无线通信,没有具有成本效益的方式来部署技术通过“最后一英里。虽然有限的解决方案已经在市场上10年,量子密码不是在任何商业规模使用。”

首要障碍是光可以旅行的距离没有衰减;相比它的短电缆和微波等其他方法。此外,光子可以被其他粒子的旋转改变为他们沿着电缆。因此,当它到达目的地,它可能不再有起源的角度。也有简单的强度损失(衰减)旅行电缆,以及这一现象被称为“散射”(光子的反射,然而轻微,玻璃)的分子缺陷。”

短引物在纠缠
早些时候了,有一个现象出现在光子学称为“纠缠。“虽然不是非常好理解,足够了解它可以推断在QC增加链接距离和提高抗干扰的纠缠(还有一个元素使它容易受到窃听)。

在全球范围内,纠缠理论是不可能的,可行的。两个引用的应用程序是量子隐形传态和超级密集编码。但在这种情况下纠缠意味着当两粒子纠缠,如果一个粒子的特性是已知的,所以other-instantaneously的属性。这是基于量子物理的基本规则之一,粒子纠缠态时具有相同的属性,无论它们之间的距离。

在理论上,可以观察到的任何给定的属性可以纠缠双光子。限定符是正确形式之间的纠缠态两个光子必须存在定义可见。这可以通过以下证明:

假设两个相同的粒子(在本例中光子),其所描述的状态是希尔伯特空间H。分配Ω可见,两种选择,归一化特征向量|ω1⟩和|ω2⟩,对应的特征值ω1和ω2,定义。原则上,可观测可以是任何所需的元素如角动量,位置,旋转,极化等。

鉴于上述,结合两个光子存在的状态为:

|ψ⟩= 1 /√2(|ω1⟩|ω2⟩+ |ω2⟩|ω1⟩)

因此,该状态方程提出,如果可见派生的光子和结果是ω1,然后任何同步量测的结果可见光子产生ω2。这同样适用在反向(ω2来ω1)。

QC这意味着什么是一系列相关粒子对生成时,每组的一个成员将会检测到每一方。如果有一个偷听者沟通,他们会发现一个粒子读取信号,并重新发送它为了让他的存在仍然未知。然而,发现一对一个粒子的行为破坏了它的量子关联与其他,和双方可以很容易地验证这是否已经完成,没有透露自己的measurements.1的结果

投入角度
质量控制已成功完成在实验室环境中,但是,6月指出,没有今天的商业设施。在纸上,在理论上来说,这听起来非常的不错。然而,这只是理论。

今天这个过程需要非常大的和昂贵的激光。诀窍将它缩小到集成电路水平,并实现它利用标准硅过程。这将打开一个进步的闸门,使它成为主流的推动者。不幸的是,目前还没有时间表,发生。

也有一些潜在的向量,纠缠可用于裂缝质量控制传输。在麻省理工学院的一个实验中,研究人员能够后门纠缠光子过程实际上涉及到两个不同的拦截。通过测量其中一个的性质,他们能够猜上另一个相同的属性,没有任何观察,或改变它。第二个可以发送途中,还是不明白,但其状态被观察到。虽然这是一个实验的过程,如果它可以完善,和以线性方式适用于字符串的光子,它可能提供一种妥协“牢不可破”质量控制的关键,和其他量子传输。所以,通常情况下,安全可能只是领先一步的黑客。

有相当数量的数据,讨论了质量控制,和所有的相关理论和进步。但是很多需要做实际应用之前,我们可以使用它。但我们应该快点。物联网/ E,床并不遥远。