Para Peneliti Membawa Komunikasi Kuantum Anti-Serangan – Distribusi kunci kuantum (QKD) adalah metode untuk komunikasi aman yang menggunakan mekanika kuantum untuk mengenkripsi informasi. Meskipun keamanan QKD pada prinsipnya tidak dapat dipecahkan, jika diterapkan secara tidak benar, informasi penting masih dapat dicuri oleh penyerang.
Ini dikenal sebagai serangan saluran samping, di mana penyerang mengeksploitasi kelemahan dalam pengaturan sistem informasi untuk menguping pertukaran kunci rahasia. sbotop
Para peneliti dari National University of Singapore (NUS) telah mengembangkan dua metode, satu teoritis dan satu eksperimental, untuk memastikan bahwa komunikasi QKD tidak dapat diserang dengan cara ini.
Yang pertama adalah protokol kriptografi ultra-aman yang dapat digunakan di jaringan komunikasi apa pun yang membutuhkan keamanan jangka panjang.
Yang kedua adalah perangkat pertama dari jenisnya yang mempertahankan sistem QKD terhadap serangan pulsa cahaya terang dengan menciptakan ambang batas daya. https://www.mrchensjackson.com/
“Kemajuan pesat dalam komputasi kuantum dan penelitian algoritmik berarti kami tidak dapat lagi menganggap remeh perangkat lunak keamanan terberat saat ini.
Dua pendekatan baru kami menjanjikan untuk memastikan bahwa sistem informasi yang kami gunakan untuk perbankan, kesehatan, dan infrastruktur penting lainnya serta penyimpanan data dapat menampung segala potensi serangan di masa depan,” kata Asisten Profesor Charles Lim, dari Departemen Teknik Elektro dan Komputer NUS dan Pusat Teknologi Quantum, yang memimpin dua proyek penelitian tersebut.
Protokol komunikasi kuantum masa depan
Biasanya, di QKD, dua pengaturan pengukuran digunakan—satu untuk menghasilkan kunci dan yang lainnya untuk menguji integritas saluran.
Dalam sebuah makalah yang diterbitkan di jurnal Nature Communications pada 17 Mei 2021, tim NUS menunjukkan bahwa dengan protokol baru mereka, pengguna dapat secara mandiri menguji perangkat enkripsi pihak lain dengan membuat kunci rahasia dari dua pengaturan pembuatan kunci yang dipilih secara acak, bukan satu.
Para peneliti menunjukkan bahwa memperkenalkan satu set tambahan pengukuran penghasil kunci untuk pengguna mempersulit penyadap untuk mencuri informasi.
“Ini adalah variasi sederhana dari protokol asli yang memulai bidang ini, tetapi hanya dapat ditangani sekarang berkat perkembangan signifikan dalam alat matematika,” kata Profesor Valerio Scarani, yang merupakan salah satu penemu metode jenis ini dan merupakan rekan -penulis makalah. Dia dari Departemen Fisika NUS dan Pusat Teknologi Quantum.
Dibandingkan dengan protokol QKD ‘device-independen’ asli, protokol baru lebih mudah diatur, dan lebih toleran terhadap noise dan loss.
Ini juga memberi pengguna tingkat keamanan tertinggi yang diizinkan oleh komunikasi kuantum dan memberdayakan mereka untuk memverifikasi perangkat pembangkit kunci mereka sendiri secara independen.
Dengan pengaturan tim, semua sistem informasi yang dibangun dengan QKD ‘device-independen’ akan bebas dari kesalahan konfigurasi dan implementasi.
“Metode kami memungkinkan data aman terhadap penyerang bahkan jika mereka memiliki kekuatan komputasi kuantum tak terbatas.
Pendekatan ini dapat menghasilkan sistem informasi yang benar-benar aman, menghilangkan semua serangan saluran samping dan memungkinkan pengguna akhir untuk memantau keamanan implementasinya dengan mudah dan dengan percaya diri,” jelas Asst Prof Lim.
Perangkat pembatas daya kuantum pertama dari jenisnya
Kriptografi kuantum, dalam praktiknya, menggunakan pulsa optik dengan intensitas cahaya yang sangat rendah untuk bertukar data melalui jaringan yang tidak tepercaya.
Memanfaatkan efek kuantum dapat dengan aman mendistribusikan kunci rahasia, menghasilkan angka yang benar-benar acak, dan bahkan membuat uang kertas yang secara matematis tidak dapat dipalsukan.
Namun, percobaan telah menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk menyuntikkan pulsa cahaya terang ke dalam kriptosistem kuantum untuk merusak keamanannya.
Strategi serangan saluran samping ini mengeksploitasi cara cahaya terang yang disuntikkan dipantulkan ke lingkungan luar, untuk mengungkap rahasia yang disimpan dalam sistem kripto kuantum.
Dalam makalah baru yang diterbitkan di PRX Quantum pada 7 Juli 2021, para peneliti NUS melaporkan pengembangan perangkat optik pertama mereka untuk mengatasi masalah tersebut. Ini didasarkan pada efek pengaburan termo-optik untuk membatasi energi cahaya yang masuk.
Para peneliti menggunakan fakta bahwa energi cahaya terang mengubah indeks bias bahan plastik transparan yang tertanam di perangkat, sehingga mengirimkan sebagian kecil cahaya keluar dari saluran kuantum. Ini memberlakukan ambang batas daya.
Pembatas daya tim NUS dapat dilihat sebagai ekuivalen optik dari sekering listrik, kecuali bahwa itu dapat dibalik dan tidak terbakar ketika ambang batas energi dilanggar.
Ini sangat hemat biaya, dan dapat dengan mudah diproduksi dengan komponen yang tersedia. Itu juga tidak memerlukan daya apa pun, sehingga dapat dengan mudah ditambahkan ke sistem kriptografi kuantum apa pun untuk memperkuat keamanan implementasinya.
Asst Prof Lim menambahkan, “Sangat penting untuk menutup kesenjangan antara teori dan praktik komunikasi aman kuantum jika kami ingin menggunakannya untuk Internet Quantum masa depan.
Kami melakukan ini secara holistik—di satu sisi, kami merancang protokol kuantum yang lebih praktis, dan di sisi lain, kami merekayasa perangkat kuantum yang sesuai dengan model matematika yang diasumsikan oleh protokol. Dengan melakukan itu, kami dapat mempersempit kesenjangan secara signifikan.”…