Tweet

Kwantumcode biedt geen absolute veiligheid /reageer

Een belangrijk hulpmiddel bij het verzekeren van de veiligheid in elektronische communicatie is op het ogenblik het priemgetal. Maar de kwantumcode, die wordt gebruikt voor het versleutelen van data, blijkt eenvoudig te onderscheppen.

Priemgetallen zijn getallen die slechts deelbaar zijn door 1 en zichzelf. De veiligheid van dat cryptografische systeem is gebaseerd op het feit dat computers weinig problemen hebben met het vermenigvuldigen van getallen, maar een harde dobber hebben aan het het factoriseren van getallen (de getallen zoeken waardoor een getal deelbaar is). Computers worden echter steeds krachtiger en om er voor te blijven zorgen dat de beveiligde elektronische communicatie ook echt veilig blijft, moeten steeds grotere priemgetallen worden gebruikt.

Afluisteren

De kwantummechanica zou dé onbreekbare oplossing geven. De zogeheten kwantumcryptografie geeft feilloos aan als iemand de kwantumcode, die gewoon via publiek toegankelijke verbindingen wordt verstuurd, wil ‘afluisteren’. Kwantumcryptografie zou absolute veiligheid bieden. Helaas, het is niet waar. Noorse en Russische onderzoekers hebben aangetoond dat je ongestraft de kwantumcode, gebruikt voor het versleutelen van data, kunt onderscheppen, zo meldt PhysicsWorld.

Laten we beginnen met een simpel raadseltje. Je wilt iets melden aan, bijvoorbeeld, je geheime liefde, maar je wilt absoluut niet dat anderen die boodschap oppikken. Hoe doe je dat? Ik neem een kluis waarin ik de boodschap doe die ik aan mijn geliefde kwijt wil en doe die op slot en stuur die op. Mijn geliefde krijgt per koerier de kluis en doet er een tweede slot op en stuurt de kluis terug. Ik ontsluit mijn slot en stuur de kluis naar mijn geliefde, die de kluis opent en mijn boodschap leest. Omslachtig, maar veilig, zolang niemand een duplicaatsleutel heeft.

Bij de priemgetallen wordt het, zoals gesteld, steeds moeilijker om er zeker van te zijn dat niemand zo’n duplicaatsleutel heeft. De grote belofte van absolute geheimhouding is de kwantumcode. Ik stuur een code, een reeks van enen en nullen, naar mijn geliefde. Dat kunnen lichtdeeltjes (fotonen) zijn die in een bepaalde richting zijn gepolariseerd (het lichtdeeltje trilt in een bepaald vlak).

Laten we zeggen we polariseren het licht in de horizontale of verticale richting of diagonaal. Mijn geliefde pikt te signalen op door per foton te gokken of die diagonaal of recht is gepolariseerd. Als ze het goed heeft dan krijgt ze een signaal en anders niet. De kans dat mijn geliefde goed gokt is elke keer 50%. Als er iemand tussen zit, dan verandert dat signaal en krijgt mijn geliefde een valspositieve of valsnegatieve meting. Als ik dan met mijn geliefde de meetresultaten ga vergelijken, dan kunnen we constateren dat iemand ergens de code heeft proberen op te pikken.

Is er geen kink in de kabel dan hoeft mijn geliefde alleen de ‘gaten’ in zijn code op te vragen en kan de reeks gebruikt worden om onderlinge berichten voor derden onontcijferbaar te coderen. Overigens wordt in de cryptografie vaak gewerkt met Alice als zender, Bob als ontvanger en Eve als afluisteraar. Voor het gemak doe ik dat ook maar.

Theorie

Dat is prachtig, maar zoals al aangekondigd klopt het niet. Onderzoekers rond Christian Kurtsiefer van de universiteit van Singapore en Vadim Makarov van de universiteit van Trondheim (Noorwegen) hebben een manier gevonden om Bob en Alice te misleiden. Ze maakten daarbij gebruik van zwakheden in de kwantumdetectoren die gebruikt worden om de signalen op te pikken.

Die detectoren raken ‘verblind’ als er te veel licht op valt. Dan zijn ze niet langer gevoelig voor afzonderlijke fotonen, maar gedragen ze zich als gewone klassieke detectoren die een stroompulsje genereren dat evenredig is met de intensiteit van het invallende licht. In dat gedrag lijken die detectoren een beetje op het menselijk oog, dat ’s nachts in staat is om, bijna, afzonderlijke fotonen waar te nemen, terwijl dat overdag godsonmogelijk is vanwege de overvloed aan licht (=fotonen).

Wat Eve in de proef van Kurtsiefer en Makarov deed is, nadat ze net als Bob elke puls willekeurig uitleest, een verblindende puls doorstuurt met eenzelfde polarisatie als die gemeten is. Bob is afhankelijk geworden van de polarisatierichtingen (de enen en nullen dus) die ook Eve heeft gemeten en als hij zijn resultaten vergelijkt met Alice, vinden ze geen fouten. Eve heeft de sleutel (de vergelijking van de gaten gebeurt immers in het openbaar), zonder dat Bob en Alice dat in de gaten hebben.