Bảo vệ thông tin bằng mã hoá lượng tử doc

Bảo vệ thông tin bằng mã hoá lượng tử

Đây không phải là dự án đầu tiên về phát triển mã hoá lượng tử. Trước đó,
MagiQ Technologies đã từng bán ra thị trường một hệ thống tương tự. Gần
đây, một nhóm liên minh tại châu Âu cũng tiến hành cuộc giao dịch chuyển
khoản ngân hàng đầu tiên bằng phương pháp mã hoá lượng tử.
Tuy nhiên, Dự án Boston của hai ĐH Harvard và Boston, cùng BBN dẫu chỉ
mới hạn chế trong phạm vi ba địa điểm này song vẫn được đánh giá là hệ
thống tích hợp Internet đầu tiên có thể chạy liền mạch giữa nhiều địa điểm
khác nhau và cách xa nhau.
Cứ mỗi tuần, các nhà nghiên cứu lại nhóm họp tại BBN. Trong phòng họp,
một bộ máy phát và máy thu có tên "Alice và Bob" - chiếm lĩnh hai cái bàn
to, đấu nối với nhau thông qua các sợi cáp buông xuống loà xoà từ trần nhà.
Họ thảo luận về các loại sâu mạng, về vấn đề thiếu năng lượng và tiến trình
phát triển những thiết bị mới bổ trợ cho hệ thống. Họ thậm chí còn tuyển
dụng cả một nhóm hacker nội bộ chuyên tìm cách xâm nhập hệ thống.
TS Myer cho biết dự án này liên quan đến rất nhiều kiến thức và học thuyết
trung tâm của vật lý học, song giờ vẫn còn quá sớm để biết được chính xác
hướng phát triển của nó. Rất có thể mạng siêu bảo mật sẽ được đưa vào sử
dụng với mục đích thương mại song ngay lúc này, chi phí cùng độ phực tạp
của nó sẽ khiến đối tượng người sử dụng chỉ giới hạn khoanh vùng trong
những khách hàng "nặng túi" như chính phủ và các tập đoàn cỡ bự mà thôi.
Mặc dù vậy, theo cảnh báo của Carl J. Williams, một nhà vật lý học tại Viện
Chuẩn và Công Nghệ Quốc gia, người cũng đang tiến hành nghiên cứu độc
lập về mã hoá lượng tử tốc độ cao thì nếu các nhà khoa học chỉ phát triển một
siêu máy tính lượng tử cá nhân, giới hacker sẽ dễ dàng lợi dụng nó để bẻ gãy

các chuẩn mã hoá hiện có.
Theo lý thuyết, máy tính lượng tử cũng có thể trở nên thông dụng như máy
tính để bàn của ngày hôm nay. Hơn nữa, không hề có rào cản nào về mặt kỹ
thuật để ngăn trở việc sử dụng công nghệ mã hoá lượng tử một cách rộng rãi.
Với giới khoa học, vấn đề chỉ là "khi nào" chứ không còn là "nếu có thể"
nữa.

Phương pháp mã hoá bằng lượng tử dựa trên một nguyên lý vật lý học: các
hạt hạ nguyên tử có thể tồn tại đồng thời trong nhiều trạng thái khác nhau
trước khi tương tác với một thể khác. Do đó, ngay cả các hạt photon sử dụng
trong mã hoá lượng tử cũng có thể khiến chúng thay đổi và phá huỷ chìa
khoá mã.

T
ự động ngắt không cho d
òng d
ữ liệu tiếp tục luân chuyển v
à báo đ
ộng
inh ỏi tới các nhà quản trị mạng mỗi khi phát hiện bất cứ động thái xâm
nhập nào, dẫu cho đơn giản chỉ là thủ đoạn "nghe lén", mạng máy tính
do ĐH Harvard, ĐH Boston và BBN Technologies nghiên c
ứu, phát triển
thực sự hứa hẹn về tương lai của một mạng siêu bảo mật.
Dự án này đã tiếp cận gần nhất đến khái niệm Hệ thống
mã hoá lượng tử đời thực, sử dụng các lượng tử ánh
sáng photon để khoá và mở khoá dòng thông tin, thay vì
sử dụng chìa khoá bằng dãy số ngẫu nhiên như hiện nay.
Sử dụng công nghệ lượng tử ánh sáng, các nhà khoa học
có thể trao đổi dữ liệu, gửi email và ghé thăm website khác một cách ung

dung vì dữ liệu của họ đã được bảo vệ nghiêm ngặt.
Mặc dù hiện giờ nhóm nghiên cứu vẫn đang khám phá và nghiên cứu các
hướng ứng dụng thực tiễn của mạng siêu bảo mật, song một ngày không xa,
nó sẽ có thể thay thể hệ thống mã hoá hiện đang đư
ợc sử dụng trong phần lớn


các mạng Internet bảo mật, che chở cho hoạt động thông tin của các cơ quan
chính phủ và tài chính quan trọng. "Đó thực sự là công nghệ của tương lai." -
nhà khoa học John M.Myers của ĐH Harvard nói - "Cũng giống như laser và
transistor, công nghệ này sẽ được ứng dụng rộng rãi dù lúc đầu mọi người
thậm chí không nghĩ là nó khả thi hoặc dùng nó để làm gì".
Nguyên lý mã hoá lượng tử

Dựa trên một
nguyên lý vật lý
học, ngay cả các
hạt photon sử
dụng trong mã
hoá lượng tử cũng
có thể khiến các
hạt hạ nguyên tử
Nền tảng gốc rễ của mã hoá lượng tử bắt nguồn từ hệ
thống "mật mã dùng một lần" mà các điệp viên vẫn
thường sử dụng trong Chiến tranh Thế giới lần II. Đó là
những trang số ngẫu nhiên giống hệt nhau, mỗi trang
chứa một chìa khoá giải mã và mã hoá khác nhau. Thông tin bí mật sẽ chỉ
được làm sáng tỏ khi người nhận có cùng một trang số với người gửi. Tương
tự, trên mạng lượng tử, một tia laser sẽ phân cách các hạt photon riêng l
ẻ, gửi

chúng tới một thiết bị có tên bộ điều biến (modulator). Bộ điều biến sẽ "b
ơm"
đẩy chúng sang các nút mạng khác nằm trên cáp sợi quang. Các hạt photon
này được mã hoá khi modulator gửi chúng đi với những cự ly và kho
ảng cách
không giống nhau: một cự ly dài đ
ại diện một bit thông tin, một cự ly ngắn lại
ám chỉ một bit thông tin khác.
Ở đầu tiếp nhận, một thiết bị khác sẽ nhận các hạt photon và xác định chúng
đã được điều biến như thế nào. Nếu chuỗi thông tin tương ứng với chuỗi gốc
gửi đi, chìa khoá mã sẽ được lưu lại và dùng để giải mã d
ữ liệu thông qua các
phương tiện thông thường như Internet. Bất cứ hoạt động xâm nhập hoặc can
thiệp nào, dù chỉ là "xem trộm" các hạt photon bằng cách gài lén một máy dò
chụp ảnh để đọc mã cũng sẽ phá vỡ chuyển động của dòng photon, khi
ến cho
thay đổi và phá
huỷ chìa khoá
mã.
mật mã không thể sử dụng được, đồng thời "giật chuông" đánh động các nhà
quản trị mạng.
Tương lai nào cho mạng siêu bảo mật?