Квантовой криптографии угрожают "клоны"

Безопасность систем квантовой криптографии базируется на невозможности абсолютного копирования неизвестных квантовых состояний. Такое копирование было бы эквивалентно одновременному точному измерению всех характеристик квантовой системы, что запрещено принципом неопределенности.

В случае квантовой телепортации, казалось бы, данный запрет нарушается, но на самом деле это не так. Создание копии телепортируемого состояния сопровождается уничтожением оригинала – второй кубит приобретает телепортируемое состояние, но исходный кубит при этом оказывается в одном из состояний вычислительного базиса.

Запрет точного копирования (клонирования) квантового состояния дает гарантию того, что информация, доставленная по квантовым протоколам, аутентична и не искажена.

Однако исследовательская группа, возглавляемая Ютой Окубо (Yuta Okubo) из университета Цукубы, описала метод обхода данного ограничения. Она разработала технологию взлома протокола дистрибуции квантовых ключей BB84, основанную на создании неполных копий квантовых состояний.

Исследователи предложили систему неполного копирования на базе оптимизированных "универсальных машин квантового клонирования" (Universal quantum-cloning machines), описанных ранее словацким и американским учеными Владимиром Бужеком и Марком Хиллери (Vladimir Buzek, Mark Hillery). Измерения квантовых состояний производились с помощью линейной оптики.

По мнению японских исследователей, разработанная методика позволяет злоумышленнику перехватывать и компрометировать сообщения, создав у легальных пользователей иллюзию безопасного канала связи. Условием этого является поддержание уровня ошибок в криптографической системе ниже некоторого критического уровня, то есть создание максимально полных копий, допустимых законами квантовой физики.