A titkosítás vagy adatok kódolt szöveggé alakításának tudománya nem újkeletű, ősidők óta foglalkoznak vele. Titkosított adatokat, szövegeket csak a megfelelő kulccsal rendelkező személyek képesek elolvasni.

A számítógépek elterjedésével, az információs társadalom kialakulásával a titkosítás nagyságrendekkel magasabb szintre emelkedett, sokkal komplexebbé vált, mint volt valaha is. A diszciplína egyik legizgalmasabb területe a kvantummechanika alapállításait, lehetőségeit is kihasználó módszerekkel dolgozó kvantumkriptográfia.

A következő állításokról van szó:

• Az univerzumot alkotó részecskék eredendően bizonytalanok, és egyidejűleg több helyen vagy létállapotban lehetnek.
• A fotonok véletlenszerűen keletkeznek két kvantumállapot egyikében.
• Kvantumtulajdonságok nem mérhetők anélkül, hogy ne zavarnánk vagy változtatnánk meg azokat.
• Egy részecske néhány kvantumtulajdonsága másolható, de a teljes részecske nem.

A kvantumszámítógépek fejlesztése csak az elmúlt tíz évben gyorsult fel – bár még mindig nincs kereskedelmi forgalomban beszerezhető, szélesebb rétegek számára elérhető termék, és kérdéses, mikor lesz –, a kvantumkriptográfia viszont évtizedek óta jelen van, egyáltalán nem nevezhető újnak. Az ezekkel a módszerekkel történő titkosítás nagy előnye, hogy a kvantumállapotok nem másolhatók le, tehát a támadás kvázi lehetetlen. Amikor a hacker kiolvas egy állapotot, azzal egyben meg is változtatja azt, így pedig fény derül a behatolási kísérletre.

A kvantumkriptográfia vagy kvantumkulcs-elosztás fényrészecskék (fotonok) sorozatát használja az adatok egyik helyről a másikra, optikai kábelen keresztül történő átvitelére. A fotonok egy részének a tulajdonságait mérve, a méréseket összehasonlítva, a két végpont határozhatja meg a kulcsot, és hogy biztonságos-e használni.

A küldő szűrőn (vagy polarizátoron) keresztül továbbítja a fotonokat, és az véletlenszerűen megadja nekik a négy lehetséges polarizációs vagy bitmegjelölés egyikét: függőleges (1 bit), vízszintes (0 bit), 45 fok jobbra (1 bit), 45 fok balra (0 bit). A fotonok eljutnak egy „adóvevőhöz”, amely két (vízszintes/függőleges és átlós) sugárelosztót használ az egyes fényrészecskék „leolvasáshoz”, és ki kell találnia, hogy melyiket használja. A fotonok elküldése után a vevő közli a küldővel, hogy melyik elosztót az adott sorozat melyik fotonjához használta, majd a küldő ezeket az infókat összehasonlítja a szűrön/polarizátoron elküldött szekvenciákkal, hogy elküldje a kulcsot. A rossz elosztóval beolvasott fotonokat eldobják, és az így létrejött sorozat a kulcs. Ha a fotont valaki bármilyen módon leolvassa vagy lemásolja, megváltozik az állapota, más lesz a kulcs, és a végpontok észlelik a változást. Azaz, a behatoló semmit nem tud úgy tenni, hogy a rendszer ne „venné észre.”

Klasszikus számítógépes titkosítási módszerekkel összehasonlítva: míg a komplex matematikai egyenletek feltöréséhez a mai gépeknek hónapok, sőt évek kellenek, addig a kvantumgépeken futó algoritmusok percek alatt képesek rá.

A mostani kvantumkódok viszont – egyelőre – feltörhetetlenek.

Bankunkban és más vállalkozásokban megbízunk az online tranzakciók során, hogy kártyaadataink és más kényes információk biztonságban maradnak. De mi lesz akkor, amikor a mostani titkosítási technikákat használó szervezetek nem tudják többé garantálni privát adataink biztonságát?

Cyberbűnözők folyamatosan próbálkoznak a titkos adatokhoz való hozzáféréssel, viszont amikor valóban működni fognak a kvantumszámítógépek, ezek az információk védtelenebbé válnak, könnyebben meghackelhetők lesznek. A kvantumkriptográfia egyelőre védelmet nyújt, a váltás után viszont már a kvantumkomputerekről indított támadásokkal szemben is megóvó posztkvantumkriptográfiai megoldásokra lesz szükségünk. Ez egy hosszútávú probléma, de már most fel kell készülnünk rá, mert a cyberbűnözők is ezt teszik. Jó hír, hogy már most is léteznek működő opciók.

Frissítve: 2023. december 27.