Протокол BB84
Почти все современные методы шифрования основы на простой идее разложения числа на простые множители. Современные компьютеры способны быстро перемножать числа, но быстрого метода разложения числа на простые множители пока не найдено. Но гарантий того, что такого алгоритма не существует нет по сей день.
Для гарантий безопасности нужен принципиально новый подход к шифрованию, основанный не на предположениях о вычислительных способностях злоумышленника, а на фундаментальных законах природы.
Решение пришло из квантовой физики. В 1984 году Чарльз Беннетт и Жиль Брассар предложили протокол, который получил название BB84 по первым буквам их фамилий и году публикации. Идея заключалась в том, чтобы передавать секретный ключ с помощью одиночных фотонов, поляризованных в двух различных базисах. Например, в вертикально-горизонтальном и диагональном.
Оказалось, что квантовая механика запрещает измерить состояние фотона, не изменив его. Если злоумышленник попытается перехватить фотон и измерить его поляризацию, он неизбежно внесёт искажение. Угадать базис, в котором передавался фотон, он может только с вероятностью 50%. В остальных 50% случаев он измерит фотон в неправильном базисе, изменит его состояние и передаст дальше искажённый бит. Законные пользователи, сравнив часть переданных битов по открытому каналу, обнаружат эти искажения и поймут, что канал прослушивается.
BB84 — это первый и самый известный протокол квантовой криптографии, доказавший, что законы физики могут защищать информацию лучше любых математических алгоритмов. Его нельзя обойти никаким вычислительным прогрессом, но можно использовать для создания абсолютно стойких систем связи.
Уже сегодня банки, правительства и компании по всему миру применяют квантовое распределение ключей для защиты критически важных данных.