Kvanttiavaimenjaolla

Kvanttiavaimenjaolla (Quantum Key Distribution, QKD) on menetelmä, joka hyödyntää kvanttimekaniikan periaatteita luomaan ja jakamaan salausavaimia kahden osapuolen välillä siten, että kaikki salakuunteluyritykset havaitaan. Se ei ole itsessään salaustekniikka, vaan tapa jakaa turvallisesti salausavaimia, joita voidaan sitten käyttää perinteisissä salausmenetelmissä.

QKD perustuu siihen, että kvanttitila, kuten yksittäisen fotonin polarisaatio, on herkkä mittaukselle. Jos salakuuntelija yrittää mitata jaettavan fotonin tilaa, se väistämättä muuttaa fotonin tilaa. Tätä muutosta voidaan havaita lähettäjän ja vastaanottajan toimesta, mikä paljastaa salakuunteluyrityksen.

Yleisin QKD-protokolla on nimeltään BB84. Siinä lähettäjä (Alice) lähettää yksittäisiä fotoneita vastaanottajalle (Bob) käyttäen satunnaisesti valittuja perusjärjestelmiä polarisaation koodaamiseen. Bob mittaa fotonit satunnaisesti valituilla perusjärjestelmillä ja kommunikoi sitten Alicen kanssa julkisen kanavan kautta siitä, mitä perusjärjestelmiä hän käytti (mutta ei saamistaan tuloksista). Näiden tietojen perusteella he voivat tunnistaa, missä tapauksissa he käyttivät samaa perusjärjestelmää ja muodostaa näistä mittauksista salaisen avaimen. Jos mittaustuloksissa ilmenee virheitä tai poikkeamia odotetusta, se viittaa salakuunteluun.

QKD:n turvallisuus perustuu kvanttimekaniikan lakeihin eikä laskennalliseen vaikeuteen, toisin kuin perinteiset julkisen avaimen salausmenetelmät. Tämä tekee siitä lupaavan ratkaisun tulevaisuuden laskentaympäristöihin, joissa kvanttitietokoneet voisivat murtaa nykyiset salaukset.