A kvantumkulcsmegosztásra alapozott kommunikációs hálózatok olyan biztonságot nyújthatnak az ezeken a csatornákon megosztott adatok számára, amelyet a hagyományos titkosítási algoritmusok, legyenek bármilyen fejlettek, nem tudnak garantálni egy olyan jövőben, amelyben a kvantumszámítógépek segítségével próbálják meg megszerezni az érzékeny információkat az ehhez a technológiához hozzáférő személyek vagy intézmények.

"A kvantumszámítógépekkel fel tudjuk majd törni a napjainkban használatos titkosítási eljárások nagy százalékát,

ráadásul, ha valaki most, 2022-ben elkezdi lementeni az internet forgalmának egy részét, akkor egy tíz év múlva működésbe lépő kvantumszámítógéppel ezeket az adatokat is feltörheti, így kiderülhet például, hogy 2022-ben miről leveleztek az emberek." - mondta el korábban a témával kapcsolatban Dr. Bacsárdi László, a BME Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszéken működő Mobil Kommunikáció és Kvantumtechnológiák Laboratórium vezetője.

Azt az időpontot, amikor eljön a titkosításokra nézve veszélyes kor kezdete, vagyis olyan szintre fejlődnek a kvantumszámítógépek, hogy alkalmassá válnak hatalmas számok faktorizálására és az algoritmusok könnyűszerrel való feltörésére, nevezte el Michela Mosca, a Waterloo Egyetem kutatója Z dátumnak, és igaz ugyan, hogy még maga Mosca is azt jósolta, hogy ez az idő még távol van: egy évtized múlva szerinte csak 50% az esélye annak, hogy a jelenleg biztonságos titkosítási algoritmusokat képes lesz megfejteni egy kvantumszámítógép, de az egyre több és stabilabb qubittal dolgozó rendszerek már épülnek és a versenyben a cégek egymásra licitálva fejlesztik és készítik a processzoraikat.

A Z dátum által is felvázolt, nem túl biztonságos jövőkép megvalósulásának az elkerülésére fejlesztik többek között a BME-n, a Wigner Fizikai Kutatóközpontban és az ELTE-n is azokat a hálózatokat, amelyek akár szabadtéren, akár optikai szálakon haladó fotonok segítségével végzik el a kommunikáló felek közötti kulcsmegosztást, ami a titkosítás alapját jelenti. Ilyen kulcsszétosztás esetén a kommunikáló partnerek mindegyikénél található egy-egy detektor, amelyekkel a beérkező részecskéket detektálják és az általuk közvetített üzenetet fogadják, majd ezeket hagyományos, szimmetrikus kulcsú titkosítási algoritmusokban használják fel. A fotonok kvantumos jellege a biztosítéka annak, hogy senki nem tudja észrevétlenül "lehallgatni a beszélgetést", vagyis hozzáférni az adatokhoz, mivel a részecskék érzékeny természete miatt az állapotuk azonnal megváltozna beavatkozás hatására.

"A folytonos változójú kvantumkulcsszétosztás során 60-80 fotonból álló fotoncsomagot juttattnak el az egyik végpontból a másikig, majd megmérik a beérkező jelet.

Egy nagyon alacsony intenzitású fényáramot kell detektálni, ehhez egy speciális mérési berendezést, úgynevezett homodin detektorokat használtak. A biztonságot pedig a fotonok részecske természete biztosítja, mely itt abban nyilvánul meg, hogy nem lehet őket pontosan lemásolni." - írták a BME beszámolójában május 2-án, miután április 29-én a Magyar Telekom hálózatán először tesztelték sikeresen a rendszer működőképességét - ekkor a Telekom kelenföldi központjából két kilométernyire, a BME Lágymányoson található épületébe küldték át a fotonokat optikai szálon. A kísérlet után kevesebb mint egy hónappal újabb rekord született, mivel a tesztet megismételték az előzőhöz hasonló módon, optikai szálon kivitelezve, csakhogy sokkal nagyobb távolságon át: a második esetben a BME I-es lágymányosi épülete és a Wigner Fizikai Kutatóközpont épülete között történt a kvantumkulcsmegosztás, ami több mint 20 kilométer áthidalását jelentette.

Azonban nem csak a Wigner FK és a BME dolgozik a jövő hálózatain, hanem az ELTE szakemberei is, akik most valamivel rövidebb távon, de szintén különleges eredményt értek el: most először kvantumosan titkosított videókapcsolatot hoztak létre két helyszín között. Az egyik helyszínként az egyetem lágymányosi, a másikként a trefort-kerti kampusza szolgált, amelyek között 5 kilométer hosszú üvegszálon osztották meg az üzenetet és valósították meg az egyirányú, titkosított videohívást. A teszt során az ELTE Informatikai Karán lévő, optikai kvantumkulcsszétosztásra alkalmas berendezést használták a kutatók, amelyet az ID Quantique svájci cég gyártott.

"A titkosított kommunikáció mindennapi életünk részévé vált: ha mobiltelefonozunk vagy az internetet használjuk, eszközeink rejtjelezéssel biztosítják, hogy illetéktelenek ne férhessenek hozzá az adatokhoz.

A jelenleg elterjedt titkosítási technológiák biztonsága matematikai sejtésekre épül. Ez a vélt biztonság az új, például kvantumszámítási technológiák esetleges elterjedésével kérdésessé válhat. A kvantumtitkosítás biztonságát viszont a fizikai törvények garantálják: a lehallgatáshoz a kvantummechanika törvényeit kellene megsérteni." - részletezik az ELTE közleményében. A berendezés működőképessége így a biztonságos hálózat kiépítésének kulcsfontosságú részét képezi, ilyen hálózatot pedig egyfelől Budapesten, másrészt a környező nagyvárosok között is terveznek létrehozni.

Az úgynevezett EuroQCI (European Quantum Communication Infrastructure, Európai Kvantumkommunikációs Infrastruktúra) projektet az Európai Unió azzal a céllal indította 2019-ben, hogy az európai országok létrehozzák az első, kvantumos titkosításra épülő távközlési csatornákat, ehhez kapcsolódik a nemzeti szinten megvalósított hálózat működtetése és később a szélesebb körű összeköttetés fejlesztése is. A QCIHungary konzorciumnak, amelynek tagja az ELTE Informatikai Kara mellett a BME Villamosmérnöki és Informatikai Kara, a Wigner Fizikai Kutatóközpont, koordinátora a Kormányzati Informatikai Fejlesztési Ügynökség, valamint partnerként részt vesz a munkában a Magyar Telekom és a Vodafone is, sikerült egy EuroQCI pályázatot elnyernie, így a fejlesztések újabb lökést kaphatnak az elkövetkező időkben. Az ELTE leírása szerint a terv, hogy a tíz éven belül létrehozandó páneurópai kvantuminternet-hálózathoz Magyarország is csatlakozni tudjon.

"Magyarországnak nagy szüksége van az itthon megvalósuló kvantuminformatikai fejlesztésekre és arra, hogy a tudományos eredmények minél nagyobb részéből később termék legyen.

A végén mindig az nyer, aki a termék feletti kontrollal rendelkezik, a kvantuminformatika és kvantumkommunikáció pedig jelenleg a világ élen járó technológiái " - mondta el Csák János kultúráért és innovációért felelős miniszter az ELTE demonstrációján.

(Fotó: elte.hu, Getty Images/olemedia)

Kvantumbiteket hordozó lézersugár és speciális detektorok - tesztelik a nagyvárosi kvantumkommunikációs hálózatot Budapesten Hagyományos optikai kábeleken száguldanak a fotonok két budapesti helyszín között, távolság tekintetében újra sikerült rekordot dönteni.