Quantum ist der Schlüssel zu sicheren Telefonkonferenzen

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Dank einer Zusammenarbeit zwischen Forschern des Quantum Communications Hub und ihren deutschen Kollegen ist die Welt einer endgültig sicheren Telefonkonferenz einen Schritt näher gekommen und ermöglicht die gleichzeitige Durchführung einer quantensicheren Konversation zwischen vier Parteien.

Quantum hält den Schlüssel zu sicheren Telefonkonferenzen

Edinburgh, Schottland | Gepostet am 6. Juni 2021

Die Demonstration, die von Hub-Forschern der Heriot-Watt-Universität geleitet und in Science Advances veröffentlicht wurde, ist angesichts der weltweiten Abhängigkeit von der Zusammenarbeit aus der Ferne, einschließlich Telefonkonferenzen, seit Beginn der C19-Pandemie ein zeitgemäßer Fortschritt.

Im letzten Jahr gab es Berichte über eine erhebliche Eskalation von Cyberangriffen auf beliebte Telefonkonferenzplattformen. Dieser Fortschritt in der quantengesicherten Kommunikation könnte zu Telefonkonferenzen mit inhärenten, nicht hackbaren Sicherheitsmaßnahmen führen, die auf den Prinzipien der Quantenphysik basieren.

Der leitende Autor Professor Alessandro Fedrizzi, der das Team bei Heriot-Watt leitete, sagte: „Wir wissen seit langem, dass Quantenverschränkung, die Albert Einstein als ‚spukhafte Fernwirkung‘ bezeichnete, zur Verteilung sicherer Schlüssel genutzt werden kann.“ Unsere Arbeit ist das erste Beispiel, bei dem dies durch „gruselige Aktionen“ zwischen mehreren Benutzern gleichzeitig erreicht wurde – etwas, das ein zukünftiges Quanteninternet ausnutzen kann.“

Sichere Kommunikation beruht auf der gemeinsamen Nutzung kryptografischer Schlüssel. Die in den meisten Systemen verwendeten Schlüssel sind relativ kurz und können daher von Hackern kompromittiert werden, und das Schlüsselverteilungsverfahren ist durch die schnell fortschreitenden Quantencomputer zunehmend gefährdet. Diese wachsenden Bedrohungen der Datensicherheit erfordern neue, sichere Methoden der Schlüsselverteilung.

Eine ausgereifte Quantentechnologie namens Quantum Key Distribution (QKD), die in dieser Demonstration erstmals in einem Netzwerkszenario eingesetzt wird, nutzt die Eigenschaften der Quantenphysik, um eine garantiert sichere Verteilung kryptografischer Schlüssel zu ermöglichen.

QKD wird seit über drei Jahrzehnten zur Sicherung der Kommunikation eingesetzt und ermöglicht die Kommunikation über 400 km über terrestrische Glasfaserkabel und neuerdings sogar durch den Weltraum. Entscheidend ist jedoch, dass diese Kommunikation immer nur zwischen zwei Parteien stattfand, was die Praktikabilität der verwendeten Technologie einschränkte Erleichtern Sie sichere Gespräche zwischen mehreren Benutzern.

Das vom Team hier demonstrierte System nutzt eine Schlüsseleigenschaft der Quantenphysik, die Verschränkung, eine Eigenschaft der Quantenphysik, die Korrelationen – stärker als alles, was wir im Alltag kennen – zwischen zwei oder mehr Quantensystemen herstellt, selbst wenn diese sind durch große Entfernungen voneinander getrennt.

Durch die Nutzung der Mehrparteienverflechtung war das Team in der Lage, Schlüssel gleichzeitig zwischen den vier Parteien zu teilen, und zwar durch einen Prozess, der als „Quantum Conference Key Agreement“ bekannt ist. Dadurch wurden die Einschränkungen traditioneller QKD-Systeme, Schlüssel zwischen nur zwei Benutzern zu teilen, überwunden und ermöglicht Die erste Quantenkonferenzschaltung mit einem Bild einer Grinsekatze, das zwischen den vier Parteien geteilt wurde und durch bis zu 50 km Glasfaser getrennt war.

Verschränkungsbasierte Quantennetzwerke sind nur ein Teil eines umfangreichen Arbeitsprogramms, das der Quantum Communications Hub durchführt, um zukünftige quantensichere Netzwerke bereitzustellen.

Die hier demonstrierte Technologie hat das Potenzial, die Ressourcenkosten für Konferenzgespräche in Quantennetzwerken im Vergleich zu standardmäßigen Zwei-Parteien-QKD-Methoden drastisch zu senken. Es ist eines der ersten Beispiele für die erwarteten Vorteile eines zukünftigen Quanteninternets, das die Verschränkung eines Systems global verteilter Knoten ermöglichen soll.

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Craig McManamon

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