Ключи шифрования можно передавать по воздуху

Новый тип оптического волокна, полого, заполненного воздухом, более эффективен для осуществления процесса квантового распределения ключей. Этот протокол безопасности невозможно взломать «по определению».

Компания BT объявила об успешном испытании работы механизма квантового распределения ключей (Quantum Key Distribution, QKD) в новом типе оптического волокна — пустотелом.

Концепция QKD, базирующаяся на передаче ключей шифрования одиночными фотонами, появилась в 70-х годах, первая реализация была предложена в 1984 г. Она была названа BB84 в честь года и изобретателей — Чарльза Беннета (Charles Henry Bennett) и Жиля Брассара (Gilles Brassard). В дальнейшем появилось еще несколько более совершенных реализаций QKD, основанных на парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена и измерении «состояний Белла».

Процесс обмена ключами посредством QKD считается невзламываемым, поскольку в нем в полной мере используется тот факт, что при попытке вмешаться в процесс передачи злоумышленник внесет изменение в состояние фотонов и будет обнаружен.

Недостатком технологии была необходимость передачи «ключевых» фотонов по отдельному волокну, в противном случае потоки передаваемых данных могут внести помехи в процесс передачи ключей.

Как правило, в оптоволоконных линиях данные передаются по сплошному оптоволоконному каналу с использованием света разных длин волн (это повышает пропускную способность канала). При этом QKD-фотоны, передающие ключи, требуют выделенного волокна для того, чтобы световые потоки из высокоскоростных каналов передачи данных не создали помех.

Использование пустотелого волокна, волокна с воздушным каналом внутри, уменьшает помехи и задержку сигнала. Таким образом, это позволяет по одному и тому же физическому волокну передавать как высокоскоростной поток зашифрованных данных, так и слабый квантовый сигнал из отдельных фотонов, который несет ключ шифрования этих данных.

В BT считают, что низкая задержка полого оптоволокна и возможность отправлять ключи по тому же волокну, что и основной сигнал, дадут новый импульс исследованиям в области создания безопасных сетей связи. Впрочем, исследования в области полых кабелей только начались, эксперименты велись с использованием кабеля длиной всего 6 км, конкретных цифр об уменьшении задержек BT не предоставила. Оптоволокно для эксперимента также использовалось специальное — «антирезонансное безузловое волокно», разработанное компанией Lumenisity.

Впрочем, квантовая криптография пока находится в зачаточном состоянии. Весь соответствующий рынок в 2020 г. исследователи Marketsandmarkets оценили в микроскопические $89 млн, правда уже к 2025 г. он увеличится до $214 млн (рост на 19% в год). Его рост будет стимулироваться ростом числа кибератак и соответствующего спроса на средства обеспечения кибербезопасности следующего поколения для облачных технологий, технологий Интернета вещей, сетей 5G и т. д.

Сыграет свою роль и рост рынка квантовых вычислений. По прогнозу Marketsandmarkets, в этом году соответствующий рынок составит $472 млн, в 2026-м — уже $1,765 млрд (рост — 30% в год). Причем среди основных потребителей, как предсказывают аналитики, будут компании финансового сектора, в наибольшей степени заинтересованные в безопасности каналов связи.