Исследование, которое Лю представляет на конференции «Инновации в теоретической информатике» на этой неделе, теоретически показывает, как законы квантовой физики могут позволить создание таких запоминающих устройств. Одноразовые запоминающие устройства могут иметь широкий спектр возможных применений, таких как защита электронного перевода больших сумм денег. Одноразовая память может содержать два кода авторизации: один для кредитования банковского счета получателя, а второй — для кредитования банковского счета отправителя в случае отмены перевода.
Важно отметить, что память может быть прочитана только один раз, поэтому может быть извлечен только один из кодов, и, следовательно, может быть выполнено только одно из двух действий, а не оба.
«Когда злоумышленник физически контролирует устройство, например украденный сотовый телефон, одной лишь программной защиты недостаточно; для обеспечения безопасности необходимо использовать защищенное от несанкционированного доступа оборудование», — говорит Лю. "Более того, чтобы защитить критически важные системы, мы не хотим слишком полагаться на сложные средства защиты, которые все еще могут быть взломаны. Лучше, если мы сможем положиться на фундаментальные законы природы, которые неопровержимы."
К сожалению, не существует принципиального решения проблемы создания защищенных от взлома чипов, по крайней мере, не используя только классическую физику. Поэтому ученые попытались задействовать и квантовую механику, потому что информация, закодированная в квантовой системе, ведет себя иначе, чем в классической системе.
Лю изучает один подход, при котором данные хранятся с использованием квантовых битов или «кубитов», которые используют квантовые свойства, такие как магнитное вращение, для представления цифровой информации.
Используя метод, называемый «сопряженное кодирование», два секретных сообщения — например, отдельные коды авторизации — можно закодировать в одну и ту же строку кубитов, чтобы пользователь мог получить одно из двух сообщений. Но поскольку кубиты могут быть прочитаны только один раз, пользователь не может получить оба.
Риск в этом подходе проистекает из более тонкого квантового явления: «запутанности», когда две частицы могут влиять друг на друга, даже если они находятся на большом расстоянии друг от друга.
Если злоумышленник может использовать запутывание, он может получить оба сообщения одновременно, нарушив безопасность схемы.
Однако Лю заметил, что в определенных типах физических систем очень сложно создать и использовать запутанность, и показывает в своей статье, что это препятствие оказывается преимуществом: Лю представляет математическое доказательство того, что если противник не может использовать запутанность в своей атаке, этот противник никогда не сможет получить оба сообщения от кубитов. Следовательно, если используются правильные физические системы, метод сопряженного кодирования в конце концов является безопасным.
«Удивительно, как запутанность и ее отсутствие — ключ к успеху», — говорит Лю. "С практической точки зрения производство этих квантовых устройств будет дороже, но они обеспечат более высокий уровень безопасности. На данный момент это все еще фундаментальное исследование. Но в этой области был большой прогресс, поэтому я оптимистично настроен, что это приведет к появлению полезных технологий в реальном мире."