Как правильно «нашинковать» пучки света: в КФУ разработаны эффективные криптографические алгоритмы для квантовых сетей

 

Использование  этих математических моделей  поможет быстро и без потерь передавать  информацию по  квантовым каналам связи, которые создаются в России. 

«В основе наших моделей –  специальный вид квантовых функций. Они «превращают»  классическую информацию в квантовые состояния фотонов. Эти функции были  разработаны для преобразования  алгоритмов в  модели квантовых ветвящихся программ. Мы  проанализировали их криптографические свойства, которые оказались обобщениями свойств классических криптографических хэш-функций на квантовый случай. Поэтому такие квантовые функции были названы нами квантовыми хэш-функциями.  В настоящее время ведутся исследования по разработке и анализу криптографических протоколов на основе различных вариантов квантовых хэш-функций.  Наш главный заказчик – Академия криптографии Российской Федерации. Системы защиты информации применяются не только военными. Большой интерес к нашим разработкам проявляют  и банки, которые  создают собственные  квантовые каналы передачи данных», – говорит сотрудник кафедры  теоретической кибернетики Института математики и механики Казанского федерального университета  и научно-исследовательской лаборатории  «СВЧ-проектирование» приоритетного направления “Астровызов” КФУ Марат Аблаев.

Недавно  в журнале Lobachevskii Journal of Mathematics  была опубликована статья, автором которой является М.Аблаев. В ней  доказывается  эффективность  созданных учеными КФУ алгоритмов квантового хэширования.   Квантовое хэширование (to hash  в переводе с английского означает: рубить, шинковать, спутывать, перемешивать) –  математический метод,  основанный на принципах квантовой физики. При  квантовом хэшировании  классическая информация  преобразуется  в квантовое состояние  фотонов, организованных специальным образом.  Каждое такое состояние  несет «прообраз» целого сообщения-пароля. Причем  прочитать эту информацию может только тот, кто знает исходное  сообщение-пароль.    Такие свойства квантового хэширования, например, можно будет использовать для квантовой аутентификации  пользователей различными системами: клиентов – терминалами банков,  владельцев автомобилей  – их автомобилями и т.д.

Созданные в КФУ криптографические алгоритмы хэширования  будут способствовать быстрой и качественной передаче   информации по  квантовым сетям, защищенность которых основана на  уникальных свойствах  квантовых состояний объекта.   В России и за рубежом  сейчас тестируются квантовые оптоволоконные сети, где  информация передается с помощью  поляризованных фотонов (квантов света). Поскольку  по законам квантовой механики состояние  квантового объекта  невозможно копировать (клонировать) и измерить дважды, то попытка  взлома сети будет  мгновенно зафиксирована.

«Вся информация по оптоволоконным квантовым сетям  идет как пучок света. Мы знаем, как преобразовать этот  «хаос» в текст, и не важно, какая это будет информация: письмо,  денежный перевод или  сообщение военных служб», – говорит  математик.

Разработанные  учеными Казанского федерального университета математические модели  можно будет использовать не только для  передачи информации по квантовым сетям и аутентификации. Когда  будут созданы «полноценные» квантовые компьютеры, то алгоритмы, использующие  информацию на основе квантового хэширования,   пригодятся  и для них.  В этом случае квантовое хэширование повысит  устойчивость  квантовых алгоритмов к ошибкам. Такие теоретические разработки активно ведутся учеными  Казанского федерального университета, отмечает Марат Аблаев.