• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Kryptologia kwantowa

    Przeczytaj także...
    Kryptologia (z gr. κρυπτός – kryptos – "ukryty" i λόγος – logos – "słowo") – dziedzina wiedzy o przekazywaniu informacji w sposób zabezpieczony przed niepowołanym dostępem. Współcześnie kryptologia jest uznawana za gałąź zarówno matematyki, jak i informatyki; ponadto jest blisko związana z teorią informacji, inżynierią oraz bezpieczeństwem komputerowym.RSA – jeden z pierwszych i obecnie najpopularniejszych asymetrycznych algorytmów kryptograficznych z kluczem publicznym, zaprojektowany w 1977 przez Rona Rivesta, Adi Shamira oraz Leonarda Adlemana. Pierwszy algorytm, który może być stosowany zarówno do szyfrowania jak i do podpisów cyfrowych. Bezpieczeństwo szyfrowania opiera się na trudności faktoryzacji dużych liczb złożonych. Jego nazwa pochodzi od pierwszych liter nazwisk jego twórców.
    Transmisja – proces przesyłania dowolnej wiadomości lub ogólnie danych między nadawcą (nadajnikiem) a odbiorcą (odbiornikiem) zapisanej określonym, zrozumiałym dla obu stron kodem i po określonej drodze. Do transmisji mogą być wykorzystane media transmisyjne przewodowe lub bezprzewodowe.

    Kryptologia kwantowa – metody wykonywania zadań kryptograficznych przy użyciu informatyki kwantowej.

    Kryptoanaliza kwantowa[]

    Za pomocą hipotetycznych komputerów kwantowych można szybko dokonywać pewnych obliczeń, których nie da się zrealizować w realnym czasie na zwykłych komputerach opartych o półprzewodniki krzemowe. Chodzi tu przede wszystkim o faktoryzację dużych liczb algorytmem Shora, co pozwoliłoby na łamanie szyfrogramów utworzonych metodą RSA. Jednak dla większości systemów nie są znane żadne zastosowania obliczeń kwantowych w ich kryptoanalizie.

    Rozkład na czynniki lub faktoryzacja – proces, w którym dla danego obiektu znajdują się obiekty, takie że ich iloczyn jest jemu równy, przez co są one w pewnym sensie od niego prostsze.Foton (gr. φως – światło, w dopełniaczu – φοτος, nazwa stworzona przez Gilberta N. Lewisa) jest cząstką elementarną, nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m0 = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami). Fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych, a ponieważ wykazują dualizm korpuskularno-falowy, są równocześnie falą elektromagnetyczną.

    Szyfrowanie kwantowe[]

    Służy do przekazywania danych na niewielkie odległości (kilkanaście do kilkadziesiąt kilometrów) za pomocą światła.

    Przykładowo, przesyłana informacja kodowana jest na pojedynczych fotonach. W zależności od kierunku polaryzacji (poziomego lub pionowego) foton przechodzi przez filtr polaryzacyjny na stacji odbiorczej, bądź nie przechodzi, przekazując wartość logiczną 0 lub 1. Dodatkowo polaryzatory mogą być ustawiane z odchyleniem 0° lub 45°, a klucz określa sekwencje użytych polaryzatorów. Zakładając, że będzie przechwytywana wiadomość składającą się tylko z 1 bitu, ustawia się polaryzator w dowolnej pozycji. Jeżeli nastąpiła pomyłka, to foton ma 50% szans na przekazanie wiadomości (statystycznie 50% fotonów przejdzie przez źle ustawiony polaryzator), jeżeli natomiast polaryzator był ustawiony prawidłowo, foton przekaże właściwą informację. Ponieważ jednak nie możemy określić w których przypadkach ustawiliśmy polaryzator dobrze, a w których źle, nie możemy również rozszyfrować wiadomości.

    Kwantowa dystrybucja klucza (ang. Quantum key distribution, QKD ) – zespół procedur służących do przekazywania tajnych wiadomości z bezpieczeństwem zagwarantowanym przez podstawowe zasady mechaniki kwantowej. Kwantowa dystrybucja klucza umożliwia bezpieczną komunikację przy użyciu mechaniki kwantowej. Dwie strony mogą stworzyć losowy tajny klucz współdzielony, który może być później wykorzystany do szyfrowania i deszyfrowania wiadomości. Kwantowa dystrybucja klucza często nazywana jest błędnie kryptografią kwantową, tymczasem jest tylko najbardziej znanym zgadnieniem z tej dziedziny.Kryptologia (z gr. κρυπτός – kryptos – "ukryty" i λόγος – logos – "słowo") – dziedzina wiedzy o przekazywaniu informacji w sposób zabezpieczony przed niepowołanym dostępem. Współcześnie kryptologia jest uznawana za gałąź zarówno matematyki, jak i informatyki; ponadto jest blisko związana z teorią informacji, inżynierią oraz bezpieczeństwem komputerowym.

    Wymiana kluczy[]

    Głównym pomysłem w kwantowej wymianie kluczy jest używanie najmniejszych możliwych porcji energii (kwantów) do przekazania informacji. Należy jednak mieć na uwadze, że każda próba odczytu informacji powoduje jej bezpowrotne zniszczenie. Nie ma sposobu przechwycenia transmisji bez jej zakłócenia, więc kluczowe informacje mogą być wymieniane z dużą pewnością zachowania tajemnicy.

    Komputer kwantowy – układ fizyczny do opisu którego wymagana jest mechanika kwantowa, zaprojektowany tak, aby wynik ewolucji tego układu reprezentował rozwiązanie określonego problemu obliczeniowego.Informatyka kwantowa – dziedzina łącząca informatykę i mechanikę kwantową, zajmująca się wykorzystaniem własności układów kwantowych do przesyłania i obróbki informacji (patrz też informacja kwantowa).

    Algorytm:

  • Alicja losuje klucz i przesyła go Bobowi poprzez losowo ustawione nadajniki.
  • Bob za pomocą losowo ustawionych detektorów odbiera transmisję od Alicji.
  • Bob jawnym kanałem przekazuje, w jaki sposób ustawił swoje detektory.
  • Alicja informuje Boba, w których przypadkach się pomylił.
  • Bob i Alicja jawnym kanałem porównują co najmniej kilkadziesiąt bitów z uzyskanego klucza.
  • W przypadku próby przechwycenia uzgadnianego klucza, intruz spowoduje powstanie różnicy w porównywanych przez Alicję i Boba fragmentach z prawdopodobieństwem zależnym od wielkości porównywanej próbki. W tym wypadku Alicja i Bob rozpoczną cały proces uzgadniania klucza od początku.
  • Bezpieczeństwo[]

    W praktyce kwantowa wymiana kluczy jest podatna na szereg potencjalnych problemów praktycznych i błędów implementacyjnych, które mogą spowodować wyciek bitów klucza.

    Informacja (łac. informatio – przedstawienie, wizerunek; informare – kształtować, przedstawiać) – termin interdyscyplinarny, definiowany różnie w różnych dziedzinach nauki; najogólniej – właściwość pewnych obiektów, relacja między elementami zbiorów pewnych obiektów, której istotą jest zmniejszanie niepewności (nieokreśloności).Prawdopodobieństwo – ogólne określenie jednego z wielu pojęć służących modelowaniu doświadczenia losowego poprzez przypisanie poszczególnym zdarzeniom losowym liczb, zwykle z przedziału jednostkowego (w zastosowaniach często wyrażanych procentowo), wskazujących szanse ich zajścia. W rozumieniu potocznym wyraz „prawdopodobieństwo” odnosi się do oczekiwania względem rezultatu zdarzenia, którego wynik nie jest znany (niezależnie od tego, czy jest ono w jakimś sensie zdeterminowane, miało miejsce w przeszłości, czy dopiero się wydarzy); w ogólności należy je rozumieć jako pewną miarę nieprzewidywalności.

    Zobacz też[]

  • Kwantowa dystrybucja klucza
  • Kryptografia postkwantowa
  • Przypisy

    Kwant – najmniejsza porcja, jaką może mieć lub o jaką może zmienić się dana wielkość fizyczna w pojedynczym zdarzeniu; np. kwant energii, kwant momentu pędu, kwant strumienia magnetycznego, kwant czasu.Kwantowy algorytm Shora – algorytm kwantowy umożliwiający rozkład na czynniki pierwsze liczby naturalnej N w czasie O((log N)) i pamięci O(log N), przy wykorzystaniu komputera kwantowego. Algorytm ten stanowi teoretyczne zagrożenie dla powszechnie używanego w internecie kryptosystemu RSA. Klucz publiczny w RSA jest iloczynem dwóch dużych liczb pierwszych. Możliwość efektywnego odtworzenia tych liczb na podstawie klucza publicznego pozwalałaby poznać klucz prywatny i tym samym złamać cały szyfr.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Algorytm – w matematyce skończony ciąg jasno zdefiniowanych czynności, koniecznych do wykonania pewnego rodzaju zadań. Słowo "algorytm" pochodzi od starego angielskiego słowa algorism, oznaczającego wykonywanie działań przy pomocy liczb arabskich (w odróżnieniu od abacism – przy pomocy abakusa), które z kolei wzięło się od nazwiska, które nosił Muhammad ibn Musa al-Chuwarizmi (أبو عبد الله محمد بن موسى الخوارزمي), matematyk perski z IX wieku.
    Kod (łac. codex – spis) – ciąg składników sygnału (kombinacji sygnałów elementarnych, np. kropek i kresek, impulsów prądu, symboli) oraz reguła ich przyporządkowania składnikom wiadomości (np. znakom pisma). W niektórych zastosowaniach, głównie przy przesyłaniu informacji podlegających utajnieniu, zwany jest szyfrem. Kody są stosowane m.in. w telegrafii, w technice cyfrowej.
    Kryptografia postkwantowa – nauka, która zajmuje się algorytmami kryptograficznymi (opartymi zazwyczaj na kluczu publicznym). Zakłada się, że algorytmy te mają być odporne na złamanie za pomocą komputera kwantowego. Wiele współcześnie wykorzystywanych asymetrycznych algorytmów kryptograficznych (z kluczem publicznym) nie jest odpornych na ataki za pomocą dostatecznie dużego komputera kwantowego, tzn. mogą być skutecznie złamane w zadowalającym czasie. Problem ze współcześnie wykorzystywanymi algorytmami kryptograficznymi polega na tym, że ich bezpieczeństwo opiera się na trzech matematycznych problemach: dzieleniu liczb całkowitych, problemie logarytmu dyskretnego albo problemie dyskretnej logarytmicznej krzywej eliptycznej. Wszystkie te problemy mogą być łatwo rozwiązane za pomocą odpowiednie dużego komputera kwantowego, na którym zostanie uruchomiony algorytm Shora, jednakże wszystkie obecnie ogólnie znane eksperymentalne komputery kwantowe (komputery pseudokwantowe) są zbyt małe oraz nie spełniają wszystkich wymagań, jakie stawia się w stosunku do komputerów kwantowych i w związku z tym nie są w stanie podjąć się ataków na żadne z rzeczywistych algorytmów kryptograficznych. Wielu kryptografów tworzy nowe algorytmy, które będą wykorzystywane w czasach, kiedy komputery kwantowe staną się zagrożeniem dla bezpieczeństwa danych. Prace nad algorytmami postkwantowymi nabierają coraz większego tempa. Początkowo ich temat poruszany był jedynie w środowiskach akademickich i przemysłowych, np. na seriach konferencji w pełni poświęconych temu zagadnieniu – PQCrypto od 2006 roku, a współcześnie przez kilka europejskich instytucji zajmujących się standaryzowaniem połączeń telekomunikacyjnych (ETSI) pracujących nad bezpieczną kryptografią kwantową.
    Bit (w ang. kawałek, skrót od binary digit, czyli cyfra dwójkowa) – najmniejsza ilość informacji potrzebna do określenia, który z dwóch równie prawdopodobnych stanów przyjął układ. Jednostka logiczna.
    Polaryzacja – właściwość fali poprzecznej polegająca na zmianach kierunku oscylacji rozchodzącego się zaburzenia w określony sposób.

    Reklama