Applied Quantum Cryptography

استفاده از ویژگی‌های کوانتومی فوتون‌های منفرد برای تبادل کلیدهای دودویی بین دو شریک برای رمزگذاری بعدی داده‌های مخفی، یک فناوری کاملاً جدید است. تنها چند سال پیش رمزنگاری کوانتومی - یا بهتر: توزیع کلید کوانتومی - حوزه آزمایشگاه های تحقیقاتی پایه در دانشگاه ها بود. اما در طول چند سال گذشته همه چیز تغییر کرد. QKD آزمایشگاه‌ها را ترک کرد و توسط تیم‌های عملی‌تر انتخاب شد که سخت برای توسعه یک فناوری کاربردی عملی از نتایج شگفت‌انگیز تحقیقات پایه کار کردند.

یک نقطه عطف مهم به سوی فناوری QKD، یک تحقیق بزرگ بود و پروژه توسعه با بودجه کمیسیون اروپا که هدف آن ترکیب فیزیک کوانتومی با فناوری‌های تکمیلی است که برای ایجاد یک راه‌حل فنی ضروری هستند: الکترونیک، نرم‌افزار و اجزای شبکه در پروژه SECOQC (توسعه شبکه جهانی برای ارتباطات امن مبتنی بر کوانتومی) اضافه شد. رمزنگاری) که تمام تخصص‌ها را در سطح اروپایی برای دستیابی به فناوری برای رمزگذاری در آینده گرد هم می‌آورد.

کاربرد عملی QKD در یک شبکه فیبر نوری استاندارد در اکتبر سال 2008 در وین نشان داده شد و نمایی اجمالی از آینده ارتباط امن اگرچه هنوز مراحل زیادی برای دستیابی به یک فناوری بالغ واقعی باید انجام شود، سنگ بنای ارتباطات ایمن آینده از قبل گذاشته شده است.

QKD جام مقدس امنیت نخواهد بود، قادر نخواهد بود. برای حل همه مشکلات برای همیشه اما QKD این پتانسیل را دارد که یکی از ضعیف‌ترین بخش‌های رمزگذاری متقارن را جایگزین کند: تبادل کلید. می توان ثابت کرد که فرآیند تعویض کلید نمی تواند خراب شود و کلیدهایی که به صورت رمزنگاری کوانتومی تولید و مبادله می شوند برای همیشه امن خواهند بود (تا زمانی که برخی شرایط اضافی حفظ شوند).

این کتاب نشان می دهد که آخرین هنر رمزنگاری کوانتومی و چگونگی پیاده سازی آن در زیرساخت های ارتباطی استاندارد را ترسیم می کند. آسیب پذیری فزاینده داده های حساس نیازمند مفاهیم جدیدی است و QKD راه حلی ممکن برای غلبه بر برخی از محدودیت های امروزی خواهد بود.

Using the quantum properties of single photons to exchange binary keys between two partners for subsequent encryption of secret data is an absolutely novel technology. Only a few years ago quantum cryptography – or better: quantum key distribution – was the domain of basic research laboratories at universities. But during the last few years things changed. QKD left the laboratories and was picked up by more practical oriented teams that worked hard to develop a practically applicable technology out of the astonishing results of basic research.

One major milestone towards a QKD technology was a large research and development project funded by the European Commission that aimed at combining quantum physics with complementary technologies that are necessary to create a technical solution: electronics, software, and network components were added within the project SECOQC (Development of a Global Network for Secure Communication based on Quantum Cryptography) that teamed up all expertise on European level to get a technology for future encryption.

The practical application of QKD in a standard optical fibre network was demonstrated October 2008 in Vienna, giving a glimpse of the future of secure communication. Although many steps have still to be done in order to achieve a real mature technology, the corner stone for future secure communication is already laid.

QKD will not be the Holy Grail of security, it will not be able to solve all problems for evermore. But QKD has the potential to replace one of the weakest parts of symmetric encryption: the exchange of the key. It can be proven that the key exchange process cannot be corrupted and that keys that are generated and exchanged quantum cryptographically will be secure for ever (as long as some additional conditions are kept).

This book will show the state of the art of Quantum Cryptography and it will sketch how it can be implemented in standard communication infrastructure. The growing vulnerability of sensitive data requires new concepts and QKD will be a possible solution to overcome some of today’s limitations.