การเข้ารหัสควอนตัมคืออะไร?

การเข้ารหัสเชิงควอนตัมเป็นวิธีการรักษาความปลอดภัยข้อมูลโดยยึดหลักความไม่แน่นอนภายในฟิสิกส์ควอนตัม-

การเข้ารหัสตามหลักฟิสิกส์ดังกล่าวในทางทฤษฎีแล้ว 'ไม่สามารถถอดรหัสได้' เนื่องจากการสกัดกั้นข้อความทำให้เกิดการเข้ารหัสสลายไปราวกับล็อคที่ละเอียดอ่อนที่สุดในจักรวาล

ก่อนที่จะมีการวัด สถานะของอนุภาคสามารถอธิบายได้เฉพาะความน่าจะเป็นเท่านั้น ซึ่งกำหนดโดย aสมการเฉพาะ-

สิ่งนี้เรียกว่าสมการชโรดิงเงอร์และชอบการทดลองทางความคิดเกี่ยวกับแมวการวัดอนุภาคจะรบกวนอนุภาคในลักษณะที่เปลี่ยนแปลงข้อมูลเฉพาะของสมการนี้ และส่งผลต่อผลลัพธ์

กฎฟิสิกส์ควอนตัมนี้สามารถนำไปใช้กับวิธีการรักษาความปลอดภัยที่ทำให้บุคคลไม่สามารถดักจับข้อความส่วนตัวได้

มันแตกต่างกับการเข้ารหัสปกติอย่างไร?

หากคุณต้องการส่งเงินหนึ่งล้านดอลลาร์ไปให้ลูกพี่ลูกน้องของคุณโดยไม่ถูกขโมย คุณอาจใส่มันลงในตู้ไปรษณีย์ส่วนตัวซึ่งมีกุญแจเพียงลูกเดียวเท่านั้น

ในโลกดิจิทัล กระบวนการที่เทียบเท่ากันจะถูกอธิบายว่าเป็นระบบอสมมาตร ตู้ไปรษณีย์ทำหน้าที่เป็นสิ่งที่เรียกว่ากกุญแจสาธารณะ- กระบวนการดิจิทัลสำหรับการจัดเก็บข้อมูลที่บุคคลทั่วไปสามารถเลื่อนข้อมูลเข้าไปได้ แต่ไม่สามารถเปิดได้

เมื่อเข้าไปในกล่องไปรษณีย์แล้ว บุคคลที่มีกุญแจเท่านั้นที่จะเข้าถึงเงินล้านดอลลาร์ได้ ของพวกเขารหัสส่วนตัวถูกสร้างขึ้นโดยใช้อัลกอริทึมซึ่งรวมถึงองค์ประกอบที่รู้จักจากกุญแจสาธารณะและองค์ประกอบลับที่รู้เท่านั้น

วิธีที่สอง เรียกว่า กระบบสมมาตรจะทำให้คุณและลูกพี่ลูกน้องของคุณทั้งคู่ต้องใช้รหัสส่วนตัวอยู่แล้ว เช่นเดียวกับการเข้ารหัสรูปแบบคลาสสิกโดยใช้การเข้ารหัส คีย์อาจซับซ้อนกว่ามากและการถ่ายโอนข้อมูลมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก แต่ระบบไม่สามารถปรับใช้อย่างรวดเร็วเพื่อให้บุคคลทั่วไปใช้งานได้

นอกจากนี้ยังมีการรวมกันของแต่ละปุ่ม โดยอาศัยการผสมคีย์ที่เพิ่มลำดับการล็อคเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีใครสามารถแอบดูเข้าไปข้างในได้

แม้จะมีการเข้ารหัสแบบดั้งเดิมหลายชั้น แต่การเพิ่มขึ้นของการคำนวณควอนตัมหมายความว่าจะใช้ความพยายามน้อยลงในการคำนวณคีย์ส่วนตัวทางคณิตศาสตร์ แม้แต่วิธีสร้างคีย์ที่ซับซ้อนที่สุดยังเสี่ยงต่อการถูกทำลาย

การเข้ารหัสควอนตัมทำงานอย่างไร

วิธีหนึ่งที่มีอยู่สำหรับการรักษาความปลอดภัยข้อความโดยใช้ฟิสิกส์ควอนตัมเรียกว่าการกระจายคีย์ควอนตัม- มันไม่ใช่การเข้ารหัสในแง่ที่เข้มงวดที่สุด เนื่องจากข้อมูลนั้นไม่ได้เข้ารหัสโดยใช้การเข้ารหัส แต่เป็นเหมือนระบบล็อคและกุญแจมากกว่า

ข้อความจะได้รับการรักษาความปลอดภัยโดยใช้แต่ละอนุภาค เช่น โฟตอน เพื่อสร้างรหัสไบนารี่ที่เป็นพื้นฐานของคีย์ดิจิทัล

คุณสมบัติของแต่ละอนุภาค เช่น การหมุนของอนุภาค ไม่สามารถคาดเดาได้อย่างแน่ชัด ถูกกำหนดโดยสมการควอนตัม ซึ่งอาศัยชุดเงื่อนไขที่ทราบเฉพาะเจาะจง

เงื่อนไขเหล่านั้นก็ได้พันกันกับอนุภาคอื่น ซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงของอนุภาคหนึ่งจะส่งผลต่อสมการที่อธิบายอีกอนุภาคหนึ่งทันที

การรบกวนโฟตอนที่พันกันไม่ว่าวิธีใดก็ตาม เช่น โดยการจับมันและอ่านมัน จะส่งผลกระทบต่อส่วนที่เหลือของระบบทันที (เช่น อนุภาคอื่น ๆ ที่พันกันซึ่งอยู่ในตำแหน่งที่ปลอดภัย) ในเวลาเดียวกัน ส่งผลให้อนุภาคที่พันกันกลายเป็นชุดคีย์ที่เข้าคู่กันอย่างสมบูรณ์แบบ

หากใครก็ตามพยายามทำสำเนากุญแจโดยเปลี่ยนโฟตอนที่จับได้ด้วยอันใหม่ อนุภาคปลอมของพวกเขาจะไม่พันกันกับกุญแจ แจ้งเตือนทุกคนถึงการหลอกลวง

นักวิจัยจากประเทศจีนได้สาธิตวิธีการในลิงก์วิดีโอในปี 2560 ซึ่งเป็นการพิสูจน์แนวคิดที่ชัดเจน มันยังต้องใช้ฮาร์ดแวร์ฮาร์ดคอร์ในการทำงานเทคโนโลยีที่หดตัวลงเรื่อยๆหมายความว่าวันหนึ่งการกระจายคีย์ควอนตัมอาจเป็นวิธีทั่วไปในการซ่อนความลับของเรา

การเข้ารหัสควอนตัมไม่สามารถแตกหักได้จริงหรือ?

แม้ว่าวิธีการนี้จะป้องกันการงัดแงะโดยหลักการแล้ว แต่ในทางปฏิบัตินั้นจะต้องอาศัยเทคโนโลยีที่ผิดพลาดได้และกิจกรรมของมนุษย์

การรักษาความปลอดภัยจะดีพอๆ กับฮาร์ดแวร์ที่ใช้ และความน่าเชื่อถือของผู้ปฏิบัติงาน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ฟิสิกส์อาจจะไม่สามารถแฮ็กได้ แต่เรามั่นใจว่าไม่ใช่

ผู้อธิบายทั้งหมดจะถูกกำหนดโดยผู้ตรวจสอบข้อเท็จจริงว่ามีความถูกต้องและเกี่ยวข้อง ณ เวลาที่เผยแพร่ ข้อความและรูปภาพอาจมีการเปลี่ยนแปลง ลบ หรือเพิ่มเป็นการตัดสินใจของบรรณาธิการเพื่อให้ข้อมูลเป็นปัจจุบัน