Kommercielt kvantekrypteringssystem hacket

Når det kommer til sikker meddelelser, er der intet, der slår kvantekryptografi, en metode, der tilbyder perfekt sikkerhed. Beskeder, der sendes på denne måde, kan aldrig blive knækket af en aflytning, uanset hvor kraftfuld de er.

Det er i hvert fald teorien. I dag siger Feihu Xu, Bing Qi og Hoi-Kwong Lo ved University of Toronto i Canada, at de har brudt et kommercielt kvantekryptografisystem lavet af den Genève-baserede kvanteteknologi-startup ID Quantique, det første vellykkede angreb af sin art på en kommercielt - tilgængeligt system.

Her er hvordan de gjorde det. Ethvert bevis på, at kvantekryptografi er perfekt, bygger på antagelser, der ikke altid holder stik i den virkelige verden. Identificer en af ​​disse svagheder, og du har fundet et smuthul, der kan udnyttes til at hacke ind i et sådant system.

Det nye angreb er baseret på antagelser om de typer fejl, der sniger sig ind i kvantemeddelelser. Alice og Bob holder altid et omhyggeligt øje med niveauet af fejl i deres beskeder, fordi de ved, at Eve vil introducere fejl, hvis hun opsnapper og læser nogen af ​​kvantebittene. Så en høj fejlrate er et tegn på, at beskeden bliver overhørt.

Det er dog umuligt helt at slippe af med fejl. Der vil altid være støj i ethvert system i den virkelige verden, så Alice og Bob må tolerere et lille fejlniveau. Dette niveau er velkendt. Forskellige beviser viser, at hvis kvantebitfejlfrekvensen er mindre end 20 procent, så er meddelelsen sikker.

Disse beviser antager dog, at fejlene er resultatet af støj fra omgivelserne. Feihu og co siger, at en central antagelse er, at afsenderen, Alice, kan forberede de nødvendige kvantetilstande uden fejl. Hun sender derefter disse tilstande til Bob, og sammen bruger de dem til at generere en hemmelig nøgle, der kan bruges som en engangsblok til at sende en sikker besked.

Men i den virkelige verden introducerer Alice altid nogle fejl i de kvantetilstande, hun forbereder, og det er dette, Feihu har udnyttet til at bryde systemet.

De siger, at denne ekstra støj gør det muligt for Eve at opsnappe nogle af kvantebittene, læse dem og derefter sende dem videre, på en måde, der hæver fejlprocenten til kun 19,7 procent. I denne form for aflytning og gensend-angreb forbliver fejlraten under tærsklen på 20 procent, og Alice og Bob er ikke desto klogere, og de udveksler gladeligt nøgler, mens Eve lytter uimodsagt.

Feihi og co siger, at de endda har testet ideen med succes på et system fra ID Quantique.

Det er et betydeligt slag for kommerciel kvantekryptografi, men ikke fordi ID Quantiques system nu kan brydes. Det er ikke. Nu hvor svagheden er kendt, er det relativt nemt for virksomheden at indføre mere omhyggelige kontroller af den måde, Alice forbereder sine tilstande på, så ukendte fejl er mindre sandsynlige.

Men der er nu et betydeligt værk, der viser, hvordan man kan bryde konventionelle kvantekryptografisystemer baseret på forskellige praktiske svagheder i den måde, de er sat op på; ting som uønskede interne refleksioner i gearet, der genererer kvantebits, effektivitetsmisforhold mellem fotondetektorer og lasere, der producerer ekstra, skjulte fotoner, som Eve kan låse sig fast på. Alle disse er blevet brugt til at finde revner i systemet.

Men selvom de kendte smuthuller kan papires over, er det de ukendte, der repræsenterer trusler i fremtiden. Problemet, som Feihu og co har åbnet op for, er at vise, hvor nemt det er med lidt ondsindet hensigt at bøje antagelserne bag perfekt kvantekryptografi. Det vil få nogle få kvantekryptografer til at miste søvn i de kommende måneder og år.

Ref: arxiv.org/abs/1005.2376 : Eksperimentel demonstration af faseomlægningsangreb i et praktisk kvantenøgledistributionssystem

skjule