הצפנה קוונטית

הצפנה קוונטית (או קריפטוגרפיה קוונטית) היא שימוש בחוקים של מכניקה קוונטית כדי לאבטח תקשורת ולבצע פעולות אבטחת מידע.

מכניקה קוונטית היא תורת הפיזיקה של חלקיקים זעירים. היא כוללת עקרונות כמו אי הוודאות של הייזנברג (אי אפשר למדוד בדיוק כל התכונות של חלקיק), סופרפוזיציה (חלקיק יכול להיות במספר מצבים בו־זמנית) ושזירה קוונטית (חיבור מיוחד בין חלקיקים שמקשר ביניהם מיידית). ברעיון המרכזי משתמשים בכך שמדידה קוונטית משבשת את המצב הקוונטי, ולכן כל ניסיון להאזין ישאיר עקבות.

הרעיונות הראשונים לתקשורת קוונטית הוצעו על ידי צ'ארלס בנט וז'יל ברסר בשנות ה־80, והמשיכו עם עבודות נוספות בתחילת שנות ה־90. רעיונות אלה כוללים החלפת מפתחות קוונטית, הטלת מטבע קוונטית ומחוללי מספרים אקראיים קוונטיים. מקורם נמצא בעקרונות שהתגלו כבר בעבודות על תורת הקוונטים, כולל עבודות של איינשטיין ועמיתיו.

הצפנה קוונטית שונה מהצפנה קלאסית שנועדה לעמוד בפני מחשבים קוונטיים (הנקראת הצפנה פוסט־קוונטית). בעוד שהצפנה פוסט־קוונטית משתמשת בשיטות מתמטיות שנראות עמידות בפני מחשב קוונטי, ההצפנה הקוונטית מבוססת על חוקים פיזיקליים.

היישום המרכזי של הקריפטוגרפיה הקוונטית הוא פרוטוקול החלפת מפתחות. בשיטה זו שני משתמשים יוצרים מפתח משותף לתקשורת מוצפנת. ההגנה כאן היא על פי תורת המידע, ולא על פי קושי חישובי. כלומר, גם יריב חזק מאוד, שמוגבל רק בחוקי הפיזיקה, לא יכול לגלות את המפתח מבלי להותיר עקבות.

בשנת 1996 הוכח כי לא ניתן לבנות פרוטוקול קוונטי בטוח להטבעת התחייבות על ביט (bit commitment) כנגד יריב בלתי־מוגבל. כמו כן, יש מבקרים שהתבטאו בספק לגבי עתיד ההשקעה בהצפנה קוונטית. שנייר, חוקר אבטחה, ציין שאבטחה כוללת הרבה רכיבים ושייתכן שהשיטות הקיימות מספקות פתרונות מספקים למטרות רבות.

הצפנה קוונטית משתמשת בחוקים של פיזיקה מאוד קטנה כדי לשמור על סודות.

מכניקה קוונטית היא פיזיקה של חלקיקים זעירים. יש בה רעיונות כמו סופרפוזיציה. סופרפוזיציה אומרת שחלקיק יכול להיות בשתי מצבים יחד. יש גם שזירה. שזירה מחברת בין חלקיקים, גם אם הם רחוקים.

כשהמאזין מנסה למדוד חלקיק קוונטי, המדידה משנה את המצב. לכן קשה להאזין בלי להיתפס.

עם הצפנה קוונטית אפשר לשלוח מפתח סודי לשימוש בהצפנה. שני אנשים שמדברים יוצרים מפתח יחד. מי שמאזין ישאיר סימנים בגלל המדידות, ולכן אפשר לגלות אותו.

חלק מהחוקרים הראו שיש דברים שבקוונטים אי־אפשר להבטיח. גם יש מומחים שאומרים שלעתים אין צורך בטכנולוגיה יקרה כזו.