Samolot przekaźnikiem w systemach szyfrowania kwantowego

Samolot lecący na wysokości 20 tys. metrów może być przekaźnikiem bezpiecznych kluczy szyfrowania, używanych w kryptografii kwantowej. Takie rozwiązanie, zdaniem niemieckich badaczy, ułatwi szyfrowaną komunikację na długich dystansach.

System szyfrowania oparty na dystrybucji klucza kwantowego używa fotonów polaryzowanych tak, aby oddawały stany logiczne 0 i 1 w kluczu szyfrującym. Prawa mechaniki kwantowej mówią iż klucza takiego nie można przechwycić bez zmiany polaryzacji fotonów, co oznaczałoby naruszenie struktury klucza. Inaczej mówiąc, podsłuchiwanie transmisji zakłóca sam przekaz, odbiorca może więc zorientować się, że osoba niepowołana próbuje poznać kod. W takiej sytuacji klucz generowany jest ponownie i proces przekazywania zaszyfrowanej informacji zaczyna się od początku.

Kryptografia kwantowa jest uważana za najbardziej przyszłościowy system szyfrowania przekazów wojskowych oraz poufnych przekazów cywilnych np. rządowych i dyplomatycznych oraz ważnych danych biznesowych.

Klucze kwantowe były dotąd przekazywane między stacjami bazowymi na lądzie, co stanowiło utrudnienie w przypadku transmisji na większe odległości. Z kolei w przekazach przez satelity telekomunikacyjne pojawiały się problemy z jakością transmisji.

Zespół naukowców z Ludwig-Maximilians-Universitaet Munchen pod kierownictwem prof. Sebastian Nauertha postanowił rozwiązać problem dalekosiężnej transmisji przy użyciu samolotu. Jak poinformował New Scientist w koncepcji uczonych niemieckich maszyna lecąca na wysokości 20 tys. metrów z szybkością do 300 km/h staje się przekaźnikiem pośrednim.

Stacja naziemna wyposażona w impulsowy laser podczerwieni dużej mocy i system luster skupiających dokonuje transmisji kluczy do samolotu przy pomocy automatycznego systemu naprowadzającego. Z kolei część tego systemu umieszczona na samolocie, skupia wiązkę lasera, kierując ją bezpośrednio do systemu przekaźnikowego satelity, gdzie jest wzmacniana i kierowana przez podobny układ transmisyjny do drugiego samolotu, lecącego nad innym kontynentem, służącego także jako wzmacniacz. Samolot ten koryguje, skupia wiązkę transmisyjną z satelity i przekazuje ja do docelowej stacji naziemnej. Przekaz jest dokonywany kilka minut po zachodzie Słońca, aby uniknąć odbić światła słonecznego zakłócających przekaz.

Pierwsze przekazy transmisyjne dokonywane przy użyciu samolotu i satelity między dwoma oddalonymi od siebie stacjami umieszczonymi w Niemczech, wykazały iż przy 10 minutowej transmisji przekazywane są klucze pozwalające na bezpieczne szyfrowanie przekazu o długości 10 KB. Spada też znacznie „do akceptowanego poziomu” liczba błędów w transmisji kluczy. Niemieccy uczeni przedstawili wyniki testów na konferencji QCrypt w Singapurze 12 września br.

Jak poinformował Technology Review, badacze chcą połączyć swoją technologię transmisji kluczy kwantowych przy pomocy samolotu z technologiami użytymi przez ESA w rekordowej teleportacji fotonów na Wyspach Kanaryjskich, gdzie latem br. przesłano je na odległość 143 km, aby uzyskać bezpieczny system dystrybucji kluczy kwantowych. (PAP)

mmej/ ula/