pic Norsk Fysisk Selskap
 
Hovedside  |  NFS  |  Faggrupper  |  Aktuelt  |  FFV  |  Lenker  |  Arkiv  |  Medlemskap  |  Kontakt
>>NFS>>Arkiv>>Verdens Fysikkr 2005

Verdens Fysikkr 2005

Fysikkdrypp - Kvantekryptografi - svrt hemmelig

Lys kan betraktes som en blge som svinger p tvers av retningen lyset gr i. Retningen denne blgen svinger i kalles polarisasjonen til lyset. Denne polarisasjonen er det vi oppfatter f.eks. nr vi bruker polarisasjonsbriller (Polaroid). Hvis filteret i polarisasjonsbrillen str vertikalt, vil den bare slippe igjennom lys som er vertikalt polarisert, mens horisontalt polarisert lys ikke vil slippe igjennom. Men lys som str 45 grader p filteret vil slippe igjennom med 50% sannsynlighet, og etter det har passert filteret, vil det som har sluppet gjennom vre vertikalt polarisert! Det er disse to siste egenskapene til polarisert lys som blir utnyttet i det som heter kvantekryptering.

Nr man skal formidle hemmeligheter over lange avstander har man et problem; hvordan skal vi f sagt det vi vil og vre helt sikker p at ingen avlytter oss? Bde enkeltpersoner, bedrifter og offentlige instanser - ikke minst millitret - kan vre interessert i det. Svaret er at vi m ha en nkkel, slik at senderen "lser" meldingen sin med sin nkkel, og mottakeren lser den opp med sin nkkel. En slik kan nkkel er en mte kode meldingen p slik at den bli uleselig for alle som ikke har nkkelen, og derfor kan selve meldingen sendes over pne kanaler, fordi en som avlytter samtalen ikke vil kunne lese meldingen ettersom han ikke har nkkelen. Problemet er at avsender og mottaker m bli enige om nkkelen, og hvordan skal man gjre det om man risikerer bli avlyttet? Det finnes teknikker for dette i dag som er forholdsvis sikre, men kvantekryptering er en ny mte fordele nkler p som er ett hundre prosent sikker, fordi om noen avlytter overfringen vil de to som snakker sammen kunne oppfatte det som feil i nkkelen.

La oss tenke oss at Anders og Birgitte skal finne en delt, hemmelig nkkel bestende av en serie 0 og 1. Anders kan sende lyspulser (fotoner) enten horisontalt/vertikalt (H) eller diagonalt (D) polarisert, hvor man fra fr er enige om hva som er 0 og hva som er 1. Han velger frst tilfeldig hvilken basis han vil bruke, og deretter tilfeldig 0 eller 1 i denne basisen. P samme mte mler Birgitte de lyspakkene hun mottar i H eller D-basis. S hvis Anders sender et foton som er polarisert i H-basisen, men Birgitte mler i D-basisen, vil det Birgitte mler vre helt tilfeldig. Bare hvis de sender og mottar i samme basis, vil de vre sikre p at Birgitte fr det Anders sender. La oss si at Anders sender flgende ti bit:

1000111000
VVVDVVDVDD
Og Birgitte mler og finner flgende:
1100011010
VDDDDVVVVD

Vi ser at Anders og Birgitte bruker samme basis for bit nummer 1, 4, 6, 8 og 10, og Birgitte fr da samme resultat som Anders sender, men i de andre bitene er det helt tilfeldig hva Birgitte mler. N kan Birgitte ringe Anders, alts p en usikret linje og fortelle ham hvilke basiser hun brukte, og Anders vil fortelle henne om dette var riktig basis. Dermed vil Birgitte sitte igjen med de riktige bitene 10100 - noe som blir den felles nkkelen som begge n kjenner. For en uteforstende som avlytter telefonen vil samtalen ikke gi noe informasjon om hva nkkelen er. Men hvorfor er dette helt sikkert?

Jo, tenk deg at onde Erling sitter mellom Anders og Birgitte og prver oppfatte det Anders sender. Nr onde Erling har mlt en bit, vil han, dersom han har mlt i feil basis ikke vite hva han skal sende videre til Birgitte (og han kan heller ikke vite hva som er riktig basis!). S hvis Anders og Birgitte plukker ut en andel av de bitene der de har mlt i samme basis, og sjekker at de har samme verdi, vil de raskt oppdage om det er noen i midten som delegger overfringen.

Vi har svidt begynt kunne bruke kvantekryptering, og det er noen f firma som selger slikt. Men det er ikke vanskelig sp at det kommer til bli mye vanligere i framtiden. En dag sitter du kanskje og logger deg inn p nettbanken med hjelp av kvantekryptering?

Mer om kvantekryptografi:

Stein Olav Skrvseth Stipendiat, Institutt for fysikk, NTNU.