Квантовая физика может сделать доступным создание безопасной, рассчитанной на однократное использование компьютерной памяти

[Гарант Даркнет 2,375]

Компьютерные системы безопасности могут однажды сделать рывок вперед за счет использования достижений квантовой физики, как говорится в недавнем исследовании Национального Института Стандартов и Технологий (НИСТ). Компьютерный исследователь Ю-Кай Лью разработал модель безопасного устройства, которое очень трудно построить, - однофрагментного блока памяти, содержимое которого может быть прочитано только один раз. 

 

Исследование, которое Лью презентовал на Неделе Инноваций на конференции Теоретических Компьютерных Наук, показывает в теории, как законы квантовой физики могут позволять конструировать подобные запоминающие устройства. Однофрагментные хранилища могли бы применяться во многих областях, например, защищать электронные переводы крупных денежных сумм. Однофрагментые устройства хранения могут запрашивать два кода авторизации: один, относящийся к банковому счету получателя и второй, относящийся к банковому счету отправителя на случай, если перевод будет отменен. Самое главное, что память может быть прочитана только один раз, так что только один из кодов может быть извлечен, а следовательно, только одно из действий произведено. 

 

«Если атакующая сторона имеет физический контроль над устройством — например, украденным телефоном, - только программной защиты бывает недостаточно; нам необходим защищенный от несанкционированного вмешательства жесткий диск,» - говорит Лью. «Более того, чтобы защитить ключевые системы, мы не хотим слишком полагаться на сложные защитные схемы, которые по-прежнему могут быть взломаны. Лучше, если мы будем полагаться на фундаментальные природные законы, которые неприступны.» 

 

К сожалению, не существует общего решения задачи создания защищенного от несанкционированного вмешательства чипа, по крайней мере, используя классическую физику. Ученые пытаются вовлечь в это и квантовые механизмы, поскольку информация, закодированная в квантовых системах, ведет себя иначе, чем в обычных. 

 

Лью использует один подход, в котором данные запоминаются в квантовых битах, или кубитах, использующих квантовое свойство под названием магнитный спин для представления цифровой информации. С применением техники, именуемой «сопряженное кодирование», два секретных сообщения — такие, как отдельные коды авторизации — могут быть закодированы в одинаковые строки кубитов, так, что пользователь может извлечь одно из двух сообщений. Но поскольку кубиты могут быть прочитаны только один раз, пользователь не может получить оба. 

 

Риск использования этого подхода коренится в одном загадочном квантовом феномене: «запутанности», когда две частицы могут влиять друг на друга даже находясь на огромном расстоянии. Если взломщик будет способен использовать запутанность, он сможет одновременно извлечь оба сообщения, нарушив секретность схемы. 

 

Тем не менее, Лью подчеркнул, что в определенных типах физических систем очень сложно создавать и использовать запутанность, и показал, что эта помеха может стать преимуществом: Лью продемонстрировал математическое доказательство, что если взломщик не может использовать запутанность в своей атаке, он никогда не сможет получить оба сообщения из кубитов. Следовательно, если использовать правильные физические системы, сопряженный метод кодирования является надежным. 

 

«Это впечатляет, как запутанность — и ее отсутствие — является ключевым звеном, чтобы устройство заработало,» - говорит Лью. «С практической точки зрения эти квантовые устройства могут быть более дорогими для производства, но они будут предоставлять более высокий уровень безопасности. На данный момент это все еще фундаментальные исследования. Но уже виден значительный прогресс в этой области, поэтому я настроен на то, что эти исследования помогут создать полезные технологии в реальном мире.»