กลุ่มวิจัยอิสระสองกลุ่มได้สาธิตโปรโตคอลสำหรับการแจกจ่ายคีย์ที่เข้ารหัสด้วยควอนตัมผ่านวิธีการที่มั่นใจได้ว่าจะปล่อยให้แฮ็กเกอร์เครือข่ายตกอยู่ในความมืด โปรโตคอลที่เรียกว่าการกระจายควอนตัมคีย์อิสระของอุปกรณ์ ได้รับการเสนอครั้งแรกเมื่อสามทศวรรษที่แล้ว แต่ไม่เคยมีการทดลองเกิดขึ้นมาก่อนเนื่องจากข้อจำกัดทางเทคนิค ซึ่งตอนนี้นักวิจัยได้เอาชนะแล้ว คนส่วนใหญ่ใช้การเข้ารหัส
เป็นประจำ
เพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลที่พวกเขาโอนผ่านอินเทอร์เน็ต (เช่น รายละเอียดบัตรเครดิต) จะไม่ตกไปอยู่ในมือของมิจฉาชีพ รากฐานทางคณิตศาสตร์ของการเข้ารหัสในปัจจุบันนั้นแข็งแกร่งพอที่ “คีย์” ที่เข้ารหัสจะไม่สามารถถอดรหัสได้ แม้ว่าจะใช้กับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดก็ตาม อย่างไรก็ตาม
การเข้ารหัสแบบดั้งเดิมนี้อาจมีความเสี่ยงจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมในอนาคตวิธีหนึ่งในการแก้ปัญหานี้คือการกระจายคีย์ควอนตัม (QKD) ซึ่งใช้คุณสมบัติควอนตัมของโฟตอน แทนที่จะใช้อัลกอริทึมทางคณิตศาสตร์ เป็นพื้นฐานในการเข้ารหัส ตัวอย่างเช่น หากผู้ส่งใช้โฟตอนที่พันกันเพื่อส่งคีย์
ไปยังผู้รับ แฮ็กเกอร์ที่พยายามสอดแนมการสื่อสารนี้จะตรวจจับได้ง่ายเนื่องจากการแทรกแซงของพวกเขาจะรบกวนการพัวพัน ดังนั้น QKD จึงอนุญาตให้ทั้งสองฝ่ายสร้างคีย์ลับที่ปลอดภัยซึ่งสามารถใช้เพื่อแบ่งปันข้อมูลได้อุปกรณ์ที่มีช่องโหว่แต่มีการจับ แม้ว่าข้อมูลจะถูกส่งด้วยวิธีที่ปลอดภัย
แต่บางคนยังคงได้รับความรู้จากคีย์โดยการแฮ็กอุปกรณ์ของผู้ส่งและ/หรือผู้รับ เนื่องจากโดยทั่วไป QKD จะถือว่าอุปกรณ์คงไว้ซึ่งการสอบเทียบที่สมบูรณ์แบบ การเบี่ยงเบนใด ๆ จึงตรวจจับได้ยาก ทำให้มีแนวโน้มที่จะถูกบุกรุกอีกทางเลือกหนึ่งคือ QKD ที่ไม่ขึ้นกับอุปกรณ์ (DIQKD)
ซึ่งตามชื่อหมายถึงการทำงานโดยไม่ขึ้นกับสถานะของอุปกรณ์ DIQKD ทำงานดังนี้ ผู้ใช้สองคน ซึ่งแต่เดิมชื่ออลิซและบ็อบ แต่ละคนมีอนุภาคของคู่ที่พัวพันกัน พวกเขาวัดอนุภาคอย่างอิสระโดยใช้ชุดเงื่อนไขการทดลองที่เข้มงวด การวัดเหล่านี้แบ่งออกเป็นการวัดที่ใช้เพื่อสร้างคีย์สำหรับการเข้ารหัส
และการวัด
ที่ใช้เพื่อยืนยันการพัวพัน หากอนุภาคพันกัน ค่าที่วัดได้จะละเมิดเงื่อนไขที่เรียกว่าอสมการเบลล์ การสร้างการละเมิดนี้เป็นการรับประกันว่ากระบวนการสร้างคีย์ไม่ได้ถูกแก้ไข ไอออนห่างกันสองเมตร เมื่อไอออนเหล่านี้ตื่นเต้นกับสถานะอิเล็กทรอนิกส์ที่สูงขึ้น ไอออนเหล่านั้นจะสลายตัวโดยธรรมชาติ
และปล่อยโฟตอนออกมาทีละชิ้น จากนั้นการวัดสถานะเบลล์ (BSM) จะดำเนินการกับโฟตอนทั้งสองเพื่อพันไอออน เพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลทั้งหมดถูกเก็บไว้ภายในการตั้งค่า ไอออนจะถูกนำทางไปยังตำแหน่งอื่นที่ใช้ดำเนินการตามโปรโตคอลการวัด DIQKD หลังจากนี้ลำดับจะถูกทำซ้ำ
ในช่วงเวลาเกือบแปดชั่วโมง ทีมงานได้สร้างคู่ Bell ที่พันกันยุ่งเหยิง 1.5 ล้านคู่ และใช้พวกมันเพื่อสร้างคีย์ที่ใช้ร่วมกันซึ่งมีความยาว 95,884 บิต สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากความเที่ยงตรงของการพัวพันนั้นสูงที่ 96% ในขณะที่อัตราความผิดพลาดของควอนตัมบิตต่ำที่ 1.44% การวัดอสมการ Bell นั้นสร้างค่าได้ 2.64 ซึ่งสูงกว่าค่าลิมิตดั้งเดิมที่ 2 ซึ่งหมายความว่าความพัวพันไม่ได้ถูกขัดขวาง
ในการทดลองอีกชิ้นหนึ่งซึ่งอธิบายไว้ในNatureนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย ของเยอรมนี (LMU) และมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ (NUS) ใช้อะตอมของรูบิเดียม-87 ที่ดักจับด้วยแสงคู่หนึ่งซึ่งอยู่ในห้องทดลองห่างกัน 400 เมตรและเชื่อมต่อกันด้วย700 – ใยแก้วนำแสงยาวเป็นเมตร
คล้ายกับโปรโตคอลของทีมอื่น อะตอมจะตื่นเต้นและโฟตอนที่ปล่อยออกมาเมื่อสลายตัวกลับสู่สถานะพื้นจะถูกใช้เพื่อดำเนินการ BSM ที่เข้าไปพัวพันกับอะตอมทั้งสอง สถานะของอะตอมจะถูกวัดโดยการทำให้ไอออไนซ์เป็นสถานะเฉพาะ เนื่องจากอะตอมที่แตกตัวเป็นไอออนจะสูญหายไปจากกับดัก
การวัดค่าการเรืองแสงเพื่อตรวจสอบการมีอยู่ของอะตอมทำให้โปรโตคอลสมบูรณ์ทีมงาน ทำลำดับนี้ซ้ำ 3,342 ครั้งในช่วงการวัด 75 ชั่วโมง โดยรักษาความเที่ยงตรงของการพัวพันที่ 89.2% และอัตราความผิดพลาดของควอนตัมบิตที่ 7.8% ตลอด การวัดความไม่เท่าเทียมกันของ Bell ให้ผลลัพธ์เป็น 2.57
ซึ่งเป็นการพิสูจน์อีกครั้งว่าความยุ่งเหยิงยังคงไม่เปลี่ยนแปลงตลอดระยะเวลาการวัด ตอนนี้ทำให้ใช้งานได้จริงเพื่อให้ DIQKD เป็นวิธีการเข้ารหัสที่ใช้งานได้จริง ทั้งสองทีมเห็นพ้องต้องกันว่าอัตราการสร้างคีย์จะต้องเพิ่มขึ้น ระยะห่างระหว่างอลิซกับบ็อบก็เช่นกัน วิธีหนึ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพระบบ
คือการใช้โพรง
เพื่อปรับปรุงอัตราการรวบรวมโฟตอน อีกขั้นตอนหนึ่งคือการทำให้กระบวนการสร้างสิ่งกีดขวางขนานกันโดยใช้อาร์เรย์ของอะตอม/ไอออนเดี่ยว แทนที่จะเป็นคู่ นอกจากนี้ ทั้งสองทีมสร้างโฟตอนที่ความยาวคลื่นที่มีการสูญเสียสูงภายในใยแก้วนำแสง: 422 นาโนเมตรสำหรับสตรอนเทียม
และ 780 นาโนเมตรสำหรับรูบิเดียม สิ่งนี้สามารถแก้ไขได้ผ่านการแปลงความถี่ควอนตัม ซึ่งเปลี่ยนโฟตอนเป็นย่านอินฟราเรดใกล้ ซึ่งเส้นใยแก้วนำแสงที่ใช้สำหรับการสื่อสารโทรคมนาคมมีการสูญเสียน้อยกว่ามากนักศึกษาระดับปริญญาเอกที่ LMU และผู้เขียนร่วมของรายงานตั้งข้อสังเกตว่ากุญแจ
สร้างขึ้นนั้นปลอดภัยภายใต้สมมติฐานความปลอดภัยที่เรียกว่า finite-key ซึ่งเขาเรียกว่า “ ความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่” เขาเสริมว่างานของทีมอื่นในการดำเนินการตามขั้นตอนที่จำเป็นทั้งหมดในโปรโตคอล ได้กำหนดแบบอย่างที่สำคัญ โดยชี้ให้เห็นว่าคุณภาพการพัวพันที่รายงานในการทดลองนี้สูงที่สุด
ประสบความสำเร็จในการแสดงให้เห็นว่าสถานะที่ยุ่งเหยิงสามารถกระจายออกไปได้หลายร้อยเมตรโดยมีคุณภาพที่สูงพอที่จะ ดำเนินการกระจายคีย์ควอนตัมโดยไม่ขึ้นกับอุปกรณ์ เขาเสริมว่าความยากลำบากที่พวกเขาต้องเอาชนะนั้นเป็นตัวอย่างที่ดีของความท้าทายที่ QKD
แนะนำ ufaslot888g
