הצפנה קוונטית בעולם אבטחת המידע

This post is also available in: English (אנגלית)

משחר האינטרנט, אבטחת המידע כבר היוותה בעיה גדולה. מכונות שמסוגלות לתקשר ולהעביר מידע על גבי רשת ציבורית, ברחבי העולם הופכות את הנתונים נגישים למכונות אחרות. באופן טבעי, זה אומר שכל אחד יכול להשיג כל פיסת מידע, גם אם זו פיסת מידע ספציפית שנועדה לעיניו של מישהו אחר בלבד.

במשך שניים וחצי עשורים, בעיה זו טופלה מבחינה מתמטית – נתונים שאנשים רצו שיישארו מאובטחים – הועברו בצורה מוצפנת, מה שאומר שהחלקים שהיו גלויים ל"ציבור" היו מעורבלים או עברו הצפנה באמצעות קוד, ניתנים לקריאה רק למישהו שיש לו את מפתח הפענוח המתאים. אבל ככל שהמחשבים התחזקו, מפתחות הצפנה הפכו להיות "שבירים" יותר ויכולים להיות "מפוענחים" על ידי אלגוריתמים הבודקים אלפי ומיליוני מפתחות לכל פיסת מידע עד שהיא מפוענחת והופכת להיות קריאה.

פתרון אפשרי לבעיה הוא התרחקות מעולם המתמטיקה לכיוון עולם הפיסיקה: הצפנה קוונטית היא סוג חדש של קוד, המבוסס על עבודה של מדענים, ביניהם אלברט איינשטיין, על מכניקת הקוואנטים. התאוריה אומרת שפוטון – החלקיק הבסיסי ממנו עשוי האור – נע במצב שמשתנה אם מישהו צופה בו או מנסה לתקשר איתו. מצב זה, הנקרא "קיטוב", מאפשר הודעה מקודדת ע"י פוטונים ונשלחת בין שני מחשבים שמכירים את המצב שבו הפוטונים צריכים להיות כדי שההודעה תהיה קריאה ומפוענחת. כל גורם אחר שינסה לפענח את המסר, יקבל ככל הנראה קיטוב שגוי במחצית הפעמים (כלומר למחצית מפיסות המידע) וגם ישאיר את חותמו על השידור, ולכן הן המצותת והן הצד הקולט לא יכולים לקרוא את ההודעה . בדרך זו, יש לקודד את ההודעה ולנשלוח אותה שוב כדי שתהיה קריאה על ידי הצד הקולט, ובכל פעם שיש הפרעה השולח והמקבל יודעים על זה שמישהו מנסה לקרוא את ההודעות המוצפנות שלהם.

בטכנולוגיה הנוכחית, עדיין, לא ניתן להעביר את המידע המוצפן באמצעות הצפנה-קוונטית באמצעות ציוד המיתוג ורשת הקיים בהעולם הרחב של האינטרנט, אשר דורש סיב אופטי ישיר בין המשדר והמקלט – יישום ישן שבאמצעותו נמנע כמעט לחלוטין ציתות אפילו עם טכנולוגיות האינטרנט הישנות.

פתרון אפשרי התפרסם החודש בכתב העת המקוון של arXiv.org של אוניברסיטת קורנל. ככל הנראה, מדענים בלוס אלמוס בניו מקסיקו כבר מפעילים רשת ניסוי קוונטית במשך כשנתיים. "רכזת" מרכזית, אליה מחוברים כל המחשבים ברשת ישירות, משמשת כנקודה מרכזית ולקידוד ופיענוח מפתחות קוונטים. לכל מחשב יש משדר לייזר ששולח ומקבל מפתחות קוונטים מה-  "מוקד". הודעות מוצפנות נשלחות לרכזת לפענוח, לאחר בכך הרכזת  מצפין אותם שוב עם המפתח שהיא שולחת למקלט.

המדענים טוענים כי טכנולוגיה זו יכולה לאפשר יישום הצפנה קוונטית ברשתות בעולם האמיתי.היעד הראשון לסוג זה של מערכת הוא רשתות קריטיות, כגון רשתות חשמל, שיכולות לעשות שימוש בשיטה זו כדי למנוע מהאקרים לשבש את פעילותן האסטרטגית.

 מאת יאיר מור