QKDjärjestelmiä

QKD-järjestelmät (quantum key distribution) ovat kvanttimekaniikan perusteella toimivia järjestelmiä, joiden tarkoitus on jakaa salausavaimia kahden osapuolen välillä siten, että salakuuntelun yritys aiheuttaisi havaittavan häiriön. Perusperiaate perustuu kvanttitiloihin, joiden mittaaminen muuttaa tilaa ja aiheuttaa virheen kasautumista, jolloin avaimen eheys voidaan todentaa ja altistumisen todeta. Käytännössä avaimen siirtäminen tapahtuu kvanttipartikkeleiden tiloissa, kuten polarization-, phase- tai time-bin-tiloissa, ja lisäksi käytetään klassista palautuskanavaa avainten käsittelyyn.

Yleisimmät protokollat ovat BB84:n kaltaiset kvanttiprotokollat sekä EPR-/entanglement-pohjaiset menetelmät. Nykyiset käytännöt hyödyntävät usein decoy-state -tekniikkaa, jolla voidaan torjua tiettyjä hyökkäyksiä ja parantaa etäisyyden sekä avaintuotannon tehokkuutta. Järjestelmät koostuvat kvanttipuhdasta lähteestä, kvanttiyhteydestä (kuitu tai ilma), kvanttiherkistä detektoreista sekä klassisesta kanavasta avainten post-prosessointiin. Viimeksi mainittu kattaa siftauksen, virheenkorjauksen ja yksityisyydenvahvistuksen.

Turvallisuudelle on sekä teoreettinen että käytännön ulottuvuus. Kvanttiyhteyksiä koskeva turvallisuus on tiukkaa perusolettamuksineen, mutta käytännön järjestelmät ovat herkkäykivien epätodellisille sivukanavahoukutuksille. Tämän vuoksi on kehitteillä menetelmiä kuten measure- device-independent (MDI-QKD) ja device-independent QKD. Rakenteeltaan QKD-verkot voivat olla point-to-point -linkkejä, luotetun solmun verkoitus (trusted-node) -verkkoja tai entanglement-/satelliittipohjaisia linkkejä, joiden avulla verkostoja voidaan yhdistää. Järjestelmien kaupallinen käyttöönotto etenee, mutta standardointi ja infrastruktuurin yhteentoimivuus ovat edelleen kehittymässä. QKD nähdään osana laajempaa kvanttiturvallisuuden ohjelmistoa, jossa avainjakaminen täydentää nykyisiä salaustekniikoita.