kvanttisalausmenetelmien

Kvanttisalausmenetelmien tarkoitus on turvata viestintää kvanttifysiikan periaatteiden avulla. Näissä menetelmissä pyritään jakamaan salaisia avaimia kahden osapuolen välillä ja mahdollisesti siirtämään viestejä kvantitten kautta. Yleisin ja laajimmin käytetty lähestymistapa on kvanttiavaimenjakelu, jonka lyhenne on QKD (quantum key distribution). QKD mahdollistaa kahden osapuolen yhteisen avaimen, jota kolmas osapuoli ei voi ilman havaittavaa vaikutusta kopioida tai muuttaa.

QKD-protokollia on useita. Tunnetuimmat ovat BB84 (Bennett-Brassard, 1984) ja E91 (Ekert, 1991). BB84 perustuu kvanttisten tilojen mittauksen epävarmuuteen, E91 puolestaan kvantti-korrelaatioihin Bell-tiloissa. Lisäksi on kehittynyt continuous-variable QKD (CV-QKD), joka hyödyntää jatkuvia quadrature-tietoja. Eri lähestymistavat eroavat käytettyjen tilojen ja mittausmenetelmien mukaan. Turvallisuutta vahvistetaan käytännössä decoy-state-tekniikalla, finite-key -analyysillä sekä laitteistojen eristämisellä.

Käytännön järjestelmät ovat toimineet valokaapeleissa, vapaan tilan yhteyksissä sekä satelliittiyhteyksissä. Suurimmat haasteet ovat signaalin häviöt ja laitepuutteet, jotka voivat heikentää turvallisuutta. Siksi on kehitetty menetelmiä kuten measurement-device-independent QKD (MDI-QKD) ja device-independent QKD (DI-QKD), jotka minimoivat mittauslaitteiden epävarmuuksien vaikutukset.

Kvanttisalaus ei yksin korvaa perinteistä kryptografiaa; se tarjoaa turvallisen avaimenjakelun, jonka voi yhdistää esimerkiksi AES-salausalgoritmin kanssa. Pitkän aikavälin tavoitteena on kehittää kvanttirajat ylittäviä verkkoja ja skaalautuvia, käytännön järjestelmiä.