A kvantumvilág: kezdetben csak különcség volt
Korábban még a fizikusok többsége is úgy tekintett a kvantummechanikára, mint valami furcsaságra, ami csak a mikroszkopikus részecskék világára vonatkozik, és amelytől a normál számítógépek működése inkább zavarosabbá vált, semmint egyszerűbbé. Sokan remélték, hogy e különlegességeket végül háttérbe lehet szorítani. Mindeközben Bennett és Brassard rájöttek, hogy a kvantummechanika furcsaságait – például a szuperpozíciót és az összefonódást – nemhogy el kellene kerülni őket, hanem épp ezeket lehet a leghatékonyabban kihasználni új, feltörhetetlen titkosítási módszerek kidolgozásához.
Új korszak kezdete: a feltörhetetlen kvantumtitkosítás
A fordulópont Stephen Wiesner ötletéből fakadt, aki felismerte, hogy a pénz hamisítása fizikailag lehetetlen, ha kvantumállapotokkal védjük az egyes bankjegyeket. Bennett és Brassard ezt továbbgondolták, és kidolgozták a híres BB84 protokollt, amely segítségével két ember, mondjuk Alice és Bob, úgy oszthat meg egymással egy titkos kulcsot, hogy azt a leghatékonyabb kém sem tudja megszerezni. A trükk lényege, hogy Alice kvantumállapotokat – például polarizált fotonokat – küld Bobnak, aki nem tudja pontosan, melyik irányban mérje őket, így csak a helyes beállításokat tartják meg, a többit eldobják. Következésképpen a végén olyan közös kulcsot hoznak létre, amelyet ténylegesen senki más nem ismerhet meg.
Óriási ugrások: a kvantumteleportáció és a globális eredmények
A kutatópáros újabb mérföldkövet állított fel: a kvantumteleportáció elméletét. Ez nem Star Trek-szerű anyagmozgatás, hanem a kvantumállapotok átvitelét jelenti egyik helyről a másikra az összefonódás révén. Ez az átadás egy napon a kvantuminternet alapja lehet, lehetővé téve, hogy a kvantuminformáció úgy terjedjen globálisan, mint ahogy ma az adatok áramlanak online. Annak idején nem gondoltak arra, hogy mindezt meg is valósíthatják a gyakorlatban, de ma már a BB84 titkosítást több ezer kilométeres távolságban is sikerült megvalósítani.
Amikor a furcsaság előnnyé válik
Az információelmélet úttörői, köztük Turing, Shannon és von Neumann, mind ismerték a kvantumjelenségeket, de azokat inkább zavaró tényezőnek tartották, hiszen a kommunikáció így zajosabbnak, megbízhatatlanabbnak tűnt. Bennett és Brassard viszont megmutatták, hogy éppen ezeket a zavarokat lehet kihasználni – például az összefonódás révén olyan dolgokat lehet megvalósítani, amelyek a klasszikus információval soha nem lennének lehetségesek. Szerintük ráadásul a kvantuminformáció nem bonyolultabb, csak el kell fogadni, hogy egy tökéletesen meghatározott egésznek lehetnek teljesen véletlenszerű részei. Következésképpen, ha ezzel együtt tudunk élni, a kvantumvilág rejtélyeinek jó része érthetővé válik.
Eljött a kvantumforradalom – de a riogatásnak van alapja
Bennett és Brassard most legfőbb küldetésüknek azt tekintik, hogy minél több laikust vezessenek be a kvantuminformáció fogalmaiba. Mindeközben egyre komolyabban figyelmeztetnek is: ha egyszer a kvantumszámítógépek elérik a technológiai áttörést, a hagyományos internetes titkosítás egy csapásra elavulttá válik, hiszen a kvantuminformáció minden jelenlegi kódot feltörhet. Ha az általunk ismert bankok nem lesznek képesek védeni a vagyonunkat, akár semmivé is válhatnak a megtakarításaink.
Hogyan lehet felkészülni a kvantumkorszakra?
Az online titkosított adatok nagy részét már nem lehet megvédeni, hiszen bárki lementhette őket, remélve egy jövőbeli feltörést. Következésképpen csak a jövő adattitkosítását óvhatjuk meg – ehhez két út áll előttünk. Az egyik az úgynevezett posztkvantum titkosítás, amit még nem sikerült kvantumszámítógéppel feltörni – bár ez sem jelent garanciát. A másik a kvantumtitkosítás, amely megfelelő megvalósítás esetén abszolút biztonságos. A legbiztosabb, ha a két módszer kombinációjával hozunk létre kulcsokat: így annak, aki fel akarja törni őket, mindkét rendszert egyszerre kellene áttörnie – vagyis ez mindmáig a legjobb védelem a kvantumforradalom viharával szemben.
