Kvanttikryptografiassa kvanttimekaniikan lakeja hyödynnetään viestiensiirrossa korkeammalla turvallisuustasolla kuin on mahdollista perinteisillä kriittisillä järjestelmillä. Sveitsiläistutkijat ovat nyt osoittaneet, että kvanttisalausta voidaan hyödyntää myös laitteissa, jotka eivät ole luotettavia.
Periaatteessa kvanttikommunikaatio mahdollistaa absoluuttisen turvallisuuden, mutta käytännössä tällainen ehdoton turvallisuus ei ole toteutettavissa. Yksi tärkein tapa, jolla luvaton henkilö voi kuitenkin "kuunnella", on manipuloida käytettäviä viestintävälineitä etukäteen.
Tutkimusartikkelissaan Rotem Arnon-Friedman ETH Zürichistä ja kollegat todistavat, että on olemassa kvanttikryptografisia protokollia, jotka takaavat melkein optimaalisen turvallisuuden, vaikka laitteita manipuloidaan.
Laiteriippumattomassa kvanttikryptografiassa salauksen etuja voidaan toteuttaa ilman huolta siitä, onko käytetty laite luotettava vai ei. Tämä on houkutteleva prosessi, mutta toistaiseksi laiteriippumaton kvanttikryptografia on ollut pääasiassa teoreettinen rakenne, joka ei ole saavutettavissa realistisissa olosuhteissa.
Tohtoriopiskelija Arnon-Friedmanin professori Renato Rennerin ryhmästä kehitti yhdessä amerikkalaisten, ranskalaisten ja tsekkiläisten tutkijoiden kanssa uuden teoreettisen käsitteen, jota kutsutaan "entropian kertymiseksi". Tätä periaatetta he sovelsivat kvanttikryptografiaan.
Tutkijat havaitsivat, että jokainen hyökkäysstrategia – oli se sitten kuinka monimutkainen tahansa - voidaan hajottaa yksinkertaisten askelien sekvensseiksi. Tämä on erittäin hyödyllistä turvallisuustodistuksille, jotka ovat tunnetusti kovia, koska jokainen mahdollinen hyökkäysstrategia on otettava huomioon.
Uudella lähestymistavallaan Arnon-Friedman ja kollegat osoittavat ensimmäistä kertaa laitteista riippumattoman kvanttikryptografian turvallisuuden. Löydös avaa kvanttikryptattujen järjestelmien toteuttamiseen käytännössä.
Veijo Hänninen
6.2.2018
