Onaftapbare quantum cryptografie stap dichterbij

Ingenieurs van QuTech (samenwerking tussen de TU Delft en TNO) hebben naar eigen zeggen een vorm van onaftapbare communicatie ontwikkeld, die voor meerdere gebruikers in kosten schaalbaar is. Een opmerkelijk neveneffect is dat de onaftapbare communicatie, over dezelfde glasvezelverbinding naast het conventionele internetverkeer plaats kan vinden.

Momenteel is beveiligde communicatie gebaseerd op het principe dat het breken van cryptografie met conventionele computers veel tijd kost. Zulke cryprografie wordt bijvoorbeeld toegepast bij communicatie tussen datacentra, intergouvernementele communicatie, of kritieke infrastructuur zoals banken, energiebedrijven en luchthavens. Een aanvaller zou deze berichten kunnen onderscheppen en ze later met veel tijd en rekenkracht kunnen ontcijferen. Maar naarmate computers sneller worden, zijn versleutelde berichten makkelijker te ontcijferen.

Een oplossing tegen afluisteren — nu en in de toekomst — is het gebruik van kwantum-sleuteldistributie (QKD). In de wereld van quantum verstoort het afluisteren van een bericht de transmissie van de quantumsleutel. Als de quantumsleutel wordt verstoord, weten de gebruikers dat ze die sleutel niet moeten gebruiken voor hun geheime communicatielijn. Zodra de quantumsleutel met succes is gedeeld met de beoogde ontvanger, is de rest van de beveiligde communicatie verzekerd van de zogenaamde ‘forward secrecy’: de zekerheid dat de sleuteldistributie, nu en in de toekomst, niet kan worden gekraakt.

Huidige commercieel beschikbare QKD-systemen zijn echter nog ingewikkeld om op te schalen. Om deze problemen op te lossen, hebben de onderzoekers een meetapparaatonafhankelijk (MDI) QKD-systeem gebouwd, waarbij meerdere gebruikers verbonden zijn via een centraal knooppunt, dat als een klassieke telefooncentraleoperator werkt. Bovendien hoeft het centrale knooppunt niet te worden vertrouwd. Het hele systeem is zo ontworpen dat hackaanvallen tegen het centrale knooppunt de beveiliging van het protocol niet kunnen breken.

Een ander groot voordeel dat we hier voor de eerste keer demonstreren, is dat onze kwantumsignalen over dezelfde vezel worden verzonden als conventioneel internetverkeer.

Alice & Bob kunnen quantum-sleutels gebruiken om veilig te communiceren en bestanden te versturen met een MDI-QKD-sleutel.