Distribuzione delle chiavi quantistiche (qkd)

Quantum key distribution (QKD) è la creazione e l'implementazione di una chiave di crittografia quantistica che protegge i dati trasferiti attraverso la fisica quantistica. Charles Bennett e Gilles Brassard hanno inventato il primo protocollo di distribuzione di chiavi quantistiche nel 1984. Questo protocollo è noto come BB84 e definisce lo standard per la creazione di chiavi di crittografia quantistica. I principi della fisica quantistica consentono a due parti di creare un canale sicuro.

Per realizzare la distribuzione della chiave quantistica, due parti (Alice e Bob) devono prima stabilire un canale autenticato su cui creeranno la chiave. Prima di generare la chiave, Alice e Bob devono interagire e autenticare le proprie identità. La distribuzione delle chiavi quantistiche utilizza particelle di luce subatomiche - i fotoni - per creare una chiave di crittografia segreta. Quindi i fotoni vengono inviati attraverso un cavo e vengono divisi casualmente da un divisore di raggio. I fotoni rimanenti determinano la chiave, che ora è nota solo ad Alice e Bob.

In uno scambio di chiavi Diffie-Hellman o in un processo di handshake a quattro vie, gli aggressori possono spiare lo scambio o persino interporre i propri valori, prendendo il posto del mittente legittimo (Alice) e inducendo la parte ricevente (Bob) a pensare che stanno ancora interagendo con Alice. Ma stabilire un canale utilizzando la meccanica quantistica e una chiave quantistica significa che qualsiasi intercettatore verrà notato. Se un attaccante cerca di interrompere lo scambio, la natura dei fotoni sarà notevolmente disturbata. Alice e Bob sapranno che qualcuno sta tentando di hackerare la loro creazione e distribuzione delle chiavi. Questo è un ulteriore livello di sicurezza che i metodi tradizionali di creazione della chiave di crittografia non hanno.

La crittografia quantistica sta diventando sempre più importante perché i computer quantistici possono ora violare i metodi tradizionali di crittografia con facilità. Nell'informatica quantistica, i bit sono noti come bit quantistici o qubit. Mentre i bit nell'elaborazione tradizionale esistono a valori di 0 o 1, i qubit non mantengono un valore in modo coerente. L'instabilità del valore dei qubit consente a un computer quantistico di calcolare molte combinazioni numeriche allo stesso tempo. Mentre le chiavi di crittografia standard possono utilizzare una stringa di molti bit, che sarebbe tradizionalmente difficile da apprendere per un utente malintenzionato, i computer quantistici possono decifrare rapidamente tale codice. L'implementazione dei metodi di crittografia quantistica aiuterà a proteggere i dati sensibili che altrimenti sarebbero abbastanza facili da rubare per un computer quantistico.


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