Исследователям удалось устранить уязвимость квантового шифрования
Группа ученых Центра компетенций НТИ «Квантовые коммуникации», созданного на базе НИТУ МИСИС, в партнерстве с Российским квантовым центром, а также исследователями из Университета ИТМО, Национального университета оборонных технологий (NUDT) в Китае и Фонда квантовых технологий Таиланда (QTFT) защитила установки квантовой криптографии от атак со вбросом света.
Эксперимент был описан в международном журнале по квантовой физике PRX Quantum и отдельно отмечен Американским физическим обществом.
Квантовая криптография или квантовое распределение ключей (КРК) – метод защиты информации, построенный на использовании фундаментальных законов физики. Перед отправкой зашифрованного сообщения пользователь делится с получателем информации ключом – случайной последовательностью бит, необходимой для дальнейшей расшифровки сообщения. Если ключ передается в виде одиночных частиц света — фотонов, его невозможно взломать или скопировать. Однако атакам мог быть подвержен не ключ, а другой элемент установки — источник одиночных фотонов.
Если установка квантового распределения ключей была построена с инженерными ошибками, она становилась уязвимой для атак с использованием света. Хакер мог перехватить биты секретного ключа за счет сверхяркого света, незаметно запущенного в оптоволокно в направлении источника. Такие атаки могли не только заставить блок источника одиночных фотонов работать некорректно, но и привести к утечке из него секретного ключа за счет возникновения побочных каналов в кодировке информации или отражений света.
В ходе эксперимента ученые продемонстрировали возможность защиты от подобных атак при помощи включения в установку дополнительного недорогого компонента – волоконно-оптического циркулятора или изолятора. В этом случае луч света злоумышленника в первую очередь поражает дополнительный компонент, что может вывести его из строя подобно плавкому предохранителю, но это уменьшает мощность лазера, которого в дальнейшем не хватает для поражения основного устройства. Разработанная технология позволит физикам и специалистам по безопасности обеспечить защиту квантового шифрования от несанкционированного вмешательства.
«Результатом работы стало создание надежной защиты от данного класса атак, а не просто обнаружение дыры в безопасности, которую не очень понятно, как закрыть. Надеемся, что протестированная нами контрмера будет немедленно применена во всех промышленных системах квантовой криптографии», — подчеркнул Вадим Макаров, руководитель лаборатории по исследованию уязвимостей систем квантовой криптографии и разработке методов их сертификации Российского квантового центра и Центра компетенций НТИ «Квантовые коммуникации» НИТУ МИСИС.
«Злоумышленник, от которого мы защищаемся, не ограничен в средствах и будет использовать все доступные достижения технологии. Эксперимент по тестированию защиты требовал осторожной работы, так как наш лазер высокой мощности был способен повредить окружающие предметы», — добавила Анастасия Поносова, научный сотрудник Российского квантового центра, выполнявшая эксперименты в лаборатории.
Об университете
Университет науки и технологий МИСИС – ведущий вуз страны в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов. Опираясь на вековые традиции признанных в России и мире научных школ, современные образовательные технологии, университет ставит перед собой задачу внести максимальный вклад в развитие экономики за счет прорывных разработок и качественной подготовки специалистов. В научно-исследовательской деятельности Университет МИСИС концентрируется на таких приоритетных направлениях, как материаловедение, металлургия, горное дело, квантовые технологии, биоматериалы и биоинженерия, альтернативная энергетика, аддитивные и информационные технологии.
В вузе действует более 40 научно-исследовательских лабораторий и инжиниринговых центров мирового уровня, в которых работают ведущие российские и зарубежные ученые. Университет МИСИС сотрудничает более чем с 1600 крупнейшими компаниями России и мира, в его состав входит 8 институтов и 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом. В вузе более 22 000 обучающихся, 25% студентов – граждане 86 стран.
О центре
Российский квантовый центр (РКЦ) — научно-технологический центр уникального для России формата, за короткое время занявший лидирующие позиции в своей области научных исследований, а также в разработке высокотехнологичных коммерческих продуктов на основе квантовых технологий. Команда исследователей РКЦ насчитывает более 500 ученых, включая ведущих российских и мировых специалистов. За 12 лет существования РКЦ сформировал 19 научных групп и проектов, 8 технологических стартапов, построил 16 лабораторий, организовал и провел шесть больших международных конференций и основал три научные школы. Именно РКЦ в 2018 году первым в мире запустил «квантовый блокчейн».
