Квантовий дослідник Александр Міллер виявив, що нібито дуже безпечний китайський квантовий комунікаційний супутник Micius може бути не таким безпечним, як вважалося. Вивчаючи дані за період з 2021 по 2022 рік, він виявив потенційний недолік, пов’язаний зі зв’язком з російською наземною станцією. Micius – це китайський супутник, запущений у 2016 році, і це перший у світі квантовий комунікаційний супутник.
Він використовує технологію під назвою «Квантовий розподіл ключів» (QKD) для обміну ключами шифрування, які призначені для наднадійного захисту та теоретично не піддаються злому, оскільки вони спираються на закони квантової фізики. Квантова кінетика (ККД) надсилає з супутника на Землю окремі фотони (частинки світла), закодовані одиницями та нулями. Будь-хто, хто спробує перехопити ці фотони, змінить їх, виявивши їхню присутність.
Основна ідея полягає в тому, що якщо надсилати окремі фотони (по одному), то будь-яка спроба перехопити їх викличе потрясіння, попереджаючи одержувачів про нечесну гру.
Квантовий супутник Китаю не такий безпечний, як вважалося
Оскільки лазери можуть випадково генерувати кілька фотонів одночасно, використовується метод, який називається протоколом стану-приманки. Він, по суті, змішує фальшиві сигнали, щоб допомогти виявити, чи хтось намагається шпигувати. Згідно з повідомленнями, він виявив, що лазерні імпульси від Міціуса мали незначні невідповідності у часі, причому деякі лазери випромінювалися лише з інтервалом у 100–300 пікосекунд. Це трильйонна частка секунди, але у квантовій фізиці навіть це має значення.
Ці крихітні затримки у часі можуть показати, чи є сигнал приманкою, чи справжнім, чого не повинно відбуватися. Зловмисник з дуже чутливим обладнанням може використовувати ці підказки часу, щоб відрізнити справжні ключові дані від приманок. «За такої невідповідності у часі потенційний зловмисник, який використовує якомога досконаліше обладнання, якщо воно не порушує закони фізики, виявився здатним розрізняти стани приманки від сигнальних щонайменше у 98,7 відсотка випадків», – пояснює Міллер у статті на цю тему.
«Це пропонує великий потенціал для злому, оскільки одне з припущень, на якому базується безпека протоколу стану-приманки, полягає в тому, що рівні інтенсивності, вибрані для передачі кубітів, не відомі заздалегідь», – додав він. Це можна назвати атакою побічного каналу. Це не прямий злом шифрування, а радше експлойт, заснований на конструкції системи.
Потенційні виправлення доступні
Ви можете уявити це як ідеальний замок, але хтось може визначити вашу комбінацію, слухаючи клацання вашого циферблата. У цьому випадку «клацання» стосуються незначних відмінностей у часі між лазерними імпульсами, які передають інформацію. Хоча це звучить тривожно, Міллер також пояснив, що цей недолік потенційно можна виправити. Він пропонує такі покращення, як краща синхронізація лазерів (наприклад, корекція або компенсація затримок).
Він також пропонує використовувати один лазер замість кількох, щоб уникнути розбіжностей у часі. Інші рішення можуть включати додавання наземних елементів керування, щоб забезпечити точне налаштування з Землі, або більш ретельне тестування супутникового обладнання перед запуском. Теорія квантового зв’язку є обґрунтованою, але її реалізація в реальному світі є складною. Це відкриття не означає, що квантове шифрування зламане; просто Micius може бути вразливим через апаратні недоліки.