Kvanttisalaus

Kvanttisalaus, eli kvanttimetodeilla toteutettu salaus, tarkoittaa kryptografian alueita, joissa käytetään kvanttimekaniikan periaatteita tiedon turvalliseen siirtämiseen. Sen keskeinen idea on salasanan synnyttäminen tai vahvistaminen niin, että varmuus perustuu fysiikan lakeihin eikä pelkästään matemaattisiin oletuksiin.

Kvanttisalaus kattaa erityisesti avinsalauksen (quantum key distribution, QKD), jonka avulla kaksi osapuolta voivat luoda jaettua satunnaista avainta turvallisesti. Kvanttitietojen mittaus aiheuttaa häviöitä, ja havaittu häiriö paljastaa mahdollisen salakuuntelun. Kun avain on turvallisesti muodostettu, se voidaan muuntaa perinteiseksi symmetriseksi avaimaksi, jolla viestintää salataan simetrisellä salauksella.

Tunnetuimpia kvanttisalausprotokollia ovat prepare-and-measure -tyypin BB84 (Bennett–Brassard 1984) sekä E91-tyyppinen, kvantti-entanglementtiin perustuva lähestymistapa (Ekert 1991). Käytännön ratkaisuissa hyödynnetään lisäksi decoy-state -menetelmää turvallisuuden ja toiminnan parantamiseksi kanavien epävarmuustekijöiden hallitsemiseksi. Kvanttisalaus toteutetaan nykyisin sekä kuituoptiikan että vapaassa tilassa tapahtuvina järjestelminä, ja sen tavoitteena on toimia lyhyen tai keskipitkän matkan verkkojen salauslähteenä sekä mahdollisesti laajemman kvantti-infrastruktuurin osana.

Haasteet liittyvät kustannuksiin, laitteiston monimutkaisuuteen, kanavien etäisyyteen ja verkkojen infrastruktuuriin sekä laitteistojen haavoittuviin sivukanaviin. Pitkän aikavälin tavoitteena on kehittää kvantittimia toistajia, parantaa nopeutta ja standardeja, sekä yhteensopivuutta nykyisten kryptografisten järjestelmien kanssa. Kvanttisalaus täydentää ja vahvistaa salausarkkitehtuureja yhdessä post-kvanttiseen aikaan valmistautuvien ratkaisujen kanssa.