Sukces poznańskich naukowców z UAM w kryptografii kwantowej

Osiągnięcia fizyków z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu dotyczące kryptografii kwantowej zostały opisane w prestiżowym tygodniku popularnonaukowym New Scientist. O tych osiągnięciach donosi również PAP.

Artykuł opisuje badania polskich uczonych nad kryptografią kwantową - dziedziną wiedzy, która znajduje zastosowanie przy przekazywaniu danych za pomocą światła.

Przesyłana informacja kodowana jest w pojedynczych fotonach. W zależności od kierunku polaryzacji (poziomego lub pionowego) foton przechodzi przez filtr polaryzacyjny na stacji odbierającej, bądź nie, przekazując 0 lub 1. Dodatkowo polaryzatory mogą być ustawiane z odchyleniem 0 lub 45 stopni. Klucz stanowią te bity, dla których ustawienia polaryzatorów w stacji odbierającej były zgodne z zamysłem stacji przesyłającej.

Załóżmy, że chcemy przechwycić wiadomość składającą się z 1 bitu. Ustawiamy nasz polaryzator w dowolnej pozycji. Jeżeli się pomyliliśmy, to foton ma 50% szans na przekazanie wiadomości, jeżeli trafiliśmy, foton przekaże właściwą informację, ponieważ jednak nie możemy określić w których przypadkach ustawiliśmy polaryzator dobrze, a w których źle, nie możemy również rozszyfrować wiadomości.

Każda próba odczytu informacji powoduje zaś jej bezpowrotne zniszczenie. Nie ma sposobu przechwycenia transmisji bez jej zakłócenia, więc kluczowe informacje mogą być wymieniane z dużą pewnością zachowania tajemnicy. Kryptografia kwantowa jest z tego względu stosowana na przykład przez banki do przesyłu poufnych wiadomości.

W praktyce przesyłanie informacji zawsze wiąże się jednak z wystąpieniem pewnych zakłóceń. Błąd w granicach 11-16,7% jest uznawany za dopuszczalny. Dr Karol Bartkiewicz i jego koledzy odkryli, że haker może się ukryć w podobnym „szumie”. W doświadczeniu wykorzystane zostało urządzenie, które w optymalny sposób tworzy kopie fotonów, co pozwala na ograniczenie procentu błędów.

Artykuł opublikowany został wcześniej w kwietniowym numerze czasopisma naukowego Physical Review Letters. Dwóch spośród autorów, prof. UAM dr hab. Adam Miranowicz i dr Karol Bartkiewicz, wywodzi się z UAM. Prof. Miranowicz jest pracownikiem Wydziału Fizyki, natomiast dr Bartkiewicz jest absolwentem tegoż Wydziału pracującym obecnie na czeskim Uniwersytecie Palackiego w Ołomuńcu.

New Scientist to międzynarodowy anglojęzyczny tygodnik naukowy oraz strona internetowa omawiająca najnowsze osiągnięcia światowej nauki jak również zagadnienia związane z ochroną środowiska. Wydany pierwszy raz w 1956 roku dociera obecnie do ponad 100 tysięcy odbiorców na całym świecie.

Link do artykułu w New Scientist: http://www.newscientist.com/article/mg21829155.000-quantum-clones-let-hackers-hide-in-background-noise.html
Link do artykułu w Physical Review Letter: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.110.173601