Kvantekryptering er det stærkeste våben mod hackere
Med kvantecomputerens ankomst bliver det endnu lettere for hackere at stjæle din data. Løsningen hedder kvantekryptering, og teknologien, den bygger på, er i rivende udvikling.
(Foto: Shutterstock)

Kvantecomputeren en bombe under fremtidens IT-sikkerhed, og teknologien stiller større krav til den måde, vi håndterer vores data. (Foto: Shutterstock)

Dine feriebilleder er spredt for alle vinde, og din netbank står på vid gab.

Mareridtet bliver til virkelighed for flere og flere indbyggere i den digitale tidsalder, og problemet bliver ikke mindre, når hackerne snart får fat i et nyt redskab: den kraftfulde kvantecomputer.

Med sin regnekraft og sine algoritmer er kvantecomputeren en bombe under fremtidens IT-sikkerhed, og teknologien stiller større krav til den måde, vi håndterer vores data. Du kan læse mere om teknologien bag kvantecomputere her

Vores bedste håb er den såkaldte kvantekryptering, fortæller Christian Scheffmann Jacobsen, der er postdoc ved Institut for Fysik på DTU, i Videnskab.dk's ugentlige podcast. 

Den komplicerede teknologi bygger kort sagt på kvantefysiske principper, og forskere vurderer, at det er den sikreste måde at komme kvantecomputerens algoritmer til livs.

Heldigvis er kvantekrypteringen i rivende udvikling, og for nylig skrev vi om, hvordan kinesiske forskere havde lykkedes med at sende kvantekrypteret data mellem Østrig og Kina via satellit.

Det er den første kvantekrypterede overførsel over sådan en lang afstand – henholdsvis 7600 km og 2500 km mellem de tre stationer.

Den kvantekrypterede data har rejst mellem Graz i Østrig og Nanshan og Xinlong i Kina. (Foto: University of Science and Technology of China)

Den kvantekrypterede data har rejst mellem Graz i Østrig og Nanshan og Xinlong i Kina. (Foto: University of Science and Technology of China)

Nutidens kryptering er forældet

Kryptering

Kryptering er en metode til at hemmeligholde kommunikation, så andre ikke kan aflytte eller aflure vigtige informationer.

Klassisk kryptering bygger på matematik. Man låser groft sagt sine informationer (data) inde bag en matematisk kode, som man så håber, at kriminelle ikke kan bryde.

Kvantekryptering bygger derimod på principper bag kvantefysik. Disse principper gør kommunikationen fuldstændig sikker – det er umuligt for kriminelle at aflure kommunikationen uden, at det bliver opdaget.

Kilde: Christian Scheffmann Jacobsen

Den kryptering, vi bruger i dag, hedder RSA. Navnet er en forkortelse for Rivest, Shamir og Adleman, som er de to dataloger og den matematiker, der opfandt systemet i 1970erne.

RSA-systemet bygger på matematiske principper og ved, at man tager to store primtal og ganger dem sammen. For at bryde krypteringen skal hackeren gætte de to tal, der blev ganget sammen i første omgang.

Det lyder måske simpelt – men det er overraskende svært at knække koden, når tallene er tilstrækkeligt store.

Men så kom kvantecomputeren, og ved hjælp af en metode kaldet Shor’s algoritme kan de kraftfulde kvantecomputere hurtigt finde de to tal og bryde krypteringen.

Kvantemekanik garanterer krypteringens sikkerhed

Her kommer kvantekrypteringen ind i billedet.

Algoritmerne kan nemlig ikke bryde ind i kvantekrypteringen på samme måde, fordi metoden er funderet på principper fra kvantefysikken.

Kvantekrypteringen bygger nemlig på det såkaldte 'ikke-kloningsteorem,' som kort fortalt går ud på, at fotoner – der opfører sig kvantemekanisk – ikke kan kopieres.

»Hvis vi skal lave kvantekryptering, så tager vi fotoner og polariserer dem. Hvis der skulle ligge nogen imellem os og prøve på at opsnappe de her fotoner – f.eks. en hacker – så vil vedkommende være nødt til at hive fotonerne ud, måle på dem og prøve på at kopiere fotonens tilstand – altså måden, den opfører sig på kvantemekanisk – og så sende den videre til dig, så du ikke opdager, at hackeren har stjålet den,« siger Christian Scheffmann Jacobsen, der er postdoc ved Institut for Fysisk på DTU.

Her er kvantemekanikken smart. Den siger nemlig, at sådan en måling ændrer fotonernes polarisering. Så når fotonerne skal sendes videre, så vil hackeren komme til at lave fotoner, der ikke ligner dem, han hev ud. Brugerne af det kvantekrypterede netværk vil se dette som fejl i signalet, og det får alarmklokkerne til at ringe.

Sikkerheden er altså garanteret helt fundamentalt ved den måde, kvantefysikken fungerer på, fortæller Christian Scheffmann Jacobsen.

»Hvis du skulle bryde kvantekrypteringen, så skulle det være fordi kvantefysikken – og dermed universitet – ikke fungerer sådan, som vi tror, den gør.«

»Kvantekryptering er simpelthen det, der skal bruges til at erstatte RSA,« siger han.

Din Gmail-konto bliver ikke kvantekrypteret lige foreløbig

Christian Scheffmann Jacobsen vurderer, at vores mailkonti – som ikke er særligt godt krypterede i forvejen – ikke er højest på listen over prioriteter.

»Jeg tror, at det første, der kommer til at ske, er inden for forsvaret og inden for bankverdenen, hvor man kan forestille sig, at man kan forbinde banker. Det, der umiddelbart begrænser kvantekrypteringen i øjeblikket er afstandene.«

Fordelen er, at teknologien kan udnytte det eksisterende fibernet. Til gengæld ligger udfordringerne i at bygge afsender- og modtagerstationer, der kan håndtere den nye teknologi.

Christian Scheffmann Jacobsen gætter på, at vores netbank vil være kvantekrypteret inden for det næste årti.

Så vi må krydse fingre for, at universet ikke ændrer sig grundlæggende – eller hackerne finder på nye metoder – inden da. 

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud