O tym, jak europejscy naukowcy dokonali tego wyjątkowego wyczynu piszą teraz w Science Advances. Bardzo istotną rolę w prowadzonym eksperymencie odegrało uczenie maszynowe, dzięki któremu członkowie zespołu badawczego byli w stanie zidentyfikować szum. Ten ostatni jest dla zjawisk kwantowych niekorzystny i może na przykład doprowadzić do uszkodzenia zaszyfrowanych informacji.
Czytaj też: Kwantowe zjawiska wywołały lawinę magnetyczną. Tak naukowcy wykryli prawie nieuchwytny efekt
Podejście zastosowane przez autorów, nazwane CV QKD (Continuous Variable Quantum Key Distribution) prowadzi do sytuacji, w której tzw. klucze kryptograficzne są wymieniane za pomocą fotonów. W tym momencie do akcji wkraczają wciąż słabo poznane właściwości mechaniki kwantowej, dzięki którym istnieje możliwość tworzenia unikalnych kluczy. Fotony pozostające w stanie kwantowym sprawiają, że za każdym razem, gdy będziemy chcieli je odczytać, doprowadzimy do zmiany tego stanu. W efekcie nie da się tego zrobić bez wywołania zakłóceń i utraty dostępu.
Brzmi to jak wysoce skuteczna forma szyfrowania danych i wydaje się, że tak właśnie może być w praktyce. Aby zobrazować tę sytuację, jeden z autorów – Tobias Gehring – opisuje scenariusz, w którym próba skopiowania kartki A4 zakończy się utworzeniem kopii gorszej jakości. Dzięki tego typu zabezpieczeniom można byłoby zapewnić ochronę infrastrukturze krytycznej. Wyobraźmy sobie usługi bankowe wolne od ataków hakerskich czy bazy zawierające tajne dane niezagrożone kradzieżą.
Komunikacja kwantowa mogłaby pozwolić na przesyłanie i przechowywanie danych tak, aby były wolne od niepożądanego dostępu z zewnątrz
Skoro to takie wspaniałe, to dlaczego jeszcze nie korzystamy z szyfrowania kwantowego na co dzień? Wszystko przez problemy z utrzymaniem spójności przy przesyłaniu danych na większe odległości. Na szczęście i to się zmienia, gdyż duńscy naukowcy dokonali ostatnio bardzo znaczących postępów. Uczenie maszynowe pozwoliło im na ulepszenie trzech czynników ograniczających wymianę kluczy kwantowych.
Sprawcą całego zamieszania okazało się promieniowanie elektromagnetyczne prowadzące do cąłkowitego niszczenia bądź częściowego uszkadzania kluczy. Jak temu przeciwdziałać? Poprzez wczesne wykrywanie zakłóceń, co pozwala na skuteczniejsze ograniczenie negatywnych konsekwencji jego występowania. Bardzo istotnym aspektem przeprowadzonych badań jest to, że opisywana technologia może być połączona z istniejącą infrastrukturą internetową złożoną z kabli światłowodowych.
Czytaj też: Powstał układ, z którym hakerzy będą mieli wielki problem. Jest zasilany światłem
W czasie testów duńscy naukowcy przesłali tak zaszyfrowane dane na dystansie około stu kilometrów. To bardzo duży skok względem wcześniejszych osiągnięć, gdy tę samą technologię prezentowano na bardzo niewielkich odległościach. Przyszłość wydaje się zapowiadać optymistycznie, ponieważ badacze chcieliby stworzyć stale działającą sieć łączącą Kopenhagę z Odense.