Wszyscy jesteśmy świadomi sytuacji. W końcu komputery kwantowe rozwalą nasze systemy szyfrowania jak młot rozbijający szkło. Dlatego przez lata badacze tworzyli nowe „tarcze” — kody, które pozostają bezpieczne nawet dla atakującego kwantowego. Wykazali się kreatywnością, wykorzystując samą mechanikę kwantową do zabezpieczania komunikacji. Uważa się, że takie podejście jest nieprzeniknione.
Ale fizyka idzie do przodu. Newton nie stał się ostatecznym punktem rozwoju nauki. Być może mechanika kwantowa też taka nie jest. Co stanie się z naszym bezpieczeństwem, jeśli górę weźmie głębsze prawo natury?
„Trzeba mieć paranoję” – mówi Ravishankar Ranaanthan, który bada informację kwantową w Hongkongu. “Ograniczaj założenia do minimum. Wyobraź sobie, że mechanika kwantowa nie jest ostateczną prawdą. “
To nie tylko paranoja. Zderzenie grawitacji i zjawisk kwantowych sugeruje, że przeoczyliśmy coś wielkiego i dziwnego. Aby przygotować się na nieznane, niektórzy kryptografowie szukają głębiej. Poniżej mechanika kwantowa. Do poziomu przyczynowości.
Wandalizm projektu
Wyobraź sobie dystrybucję kluczy kwantowych. Klucz przesyłasz za pomocą cząstek kwantowych. Każdy, kto spróbuje zerknąć, przerywa zamieszanie. To naruszenie zdradza włamywacza. System działa dzięki „monogamii” splątania: dwie cząstki pozostają zsynchronizowane, ale strona trzecia nie może dołączyć do tego połączenia bez jego zniszczenia.
A co jeśli ta zasada zniknie?
Poznaj zagłuszanie kwantowe.
Wyobraź sobie, że ktoś ingeruje w połączenie tak subtelnie, że zaburzenie jest niezauważalne. Cząsteczki się przesuwają, zmieniają się korelacje, ale zewnętrzni obserwatorzy nie zauważają niczego podejrzanego. Zamieszanie utrzymuje się. Po prostu… zakrzywia się inaczej. Żadnego śladu.
Naukowcy uwielbiają ten eksperyment myślowy. Sprawdza związek pomiędzy przyczyną i skutkiem. Być może taka „ingerencja” jest niemożliwa, skoro istnieje zasadniczy zakaz. A może dzieje się to właśnie teraz, gdzieś we Wszechświecie.
Jim Czarodziej
Sytuację tę najlepiej opisuje Michał Eckstein z Polski.
Alicja. Fasola. I czarodziej o imieniu Jim.
Jim trzyma dwa balony. Jeden jest biały, drugi czarny.
Umieszcza je w pudełkach i z prędkością światła wysyła do Alicji i Boba w przeciwnych kierunkach. Kulki są połączone: mają przeciwny kolor. Jeśli Alicja widzi biel, Bob musi widzieć czerń. Klasyczne kwantowe bzdury.
Alicja otwiera swoje pudełko. Biały.
Bob otwiera swoje. Biały.
Wracają do domu i porównują notatki. Ten sam kolor.
Jim spłatał figla. Kiedy byli osobno, zmienił połączenie z „przeciwnego” na „zbieg okoliczności”. Ale po drodze każdy z nich zobaczył losowy wynik. Szansa 50/50. Po otwarciu nic nie wyglądało podejrzanie.
To właśnie jest ingerencja.
W połowie lat 90. trzech fizyków zastanawiało się, jak dziwna może stać się przyroda, nie naruszając teorii względności. Nie możesz wysyłać sygnałów szybciej niż światło. Gdyby mogli, przyczynowość umarłaby. Dlatego Jakob Grunhaus, Sandu Popescu i Daniel Rohrlich opierali się tylko na tej jednej regule. Zaprezentowali „zakłócacz”, który może korygować korelacje między odległymi cząstkami bez wysyłania sygnałów.
Napisali artykuł i o nim zapomnieli.
Popescu mówi: „Napisaliśmy to, to wszystko”.
Czas minął
Minęło dwadzieścia lat. Obliczenia kwantowe przeszły z kategorii ciekawostek laboratoryjnych do rzeczywistych warunków laboratoryjnych.
Do 2016 roku dojrzały protokoły oparte na monogamii splątania. Wydawali się bezpieczni. Kryptografia niezależna od urządzenia opierała się na fakcie, że oszustwo niszczy sygnał.
Następnie Ranaanthan i Pavel Gordek znaleźli stary artykuł.
Ziemia zatrzęsła się pod stopami.
Jeśli możliwa jest ingerencja, monogamia nie działa.
Cała kryptografia niezależna od urządzenia opiera się na właściwości, która znika w momencie, gdy pozwolisz na istnienie takich korelacji „szumów”.
Zakładaliśmy, że Wszechświat nie pozwoli nam oszukać systemu. Zbudowaliśmy mury na tym piasku. Teraz zadajmy sobie pytanie: czy ten mur w ogóle istniał?
