假设窥探无法看到加密的电子邮件是相当合理的。这是因为为了突破我们日常使用的大多数加密系统,除非您是预期的接收者,否则您需要一个计算机几乎不可能解决的数学问题的答案合理的时间。
至少对于现代计算机来说几乎是不可能的。
“然而,如果量子计算成为现实,其中一些问题就不再困难了,”Clifford W. Murphy 教授兼 Preston M. Green 电气与系统工程系研究和研究生教育副院长 Shantanu Chakrabartty 说在麦凯维工程学院。
这些新的计算范式已经成为现实,并且可能很快就可以部署。黑客现在已经准备好存储加密交易,期望他们以后可以破译信息。
Chakrabartty 在圣路易斯华盛顿大学的实验室提出了一种安全系统,该系统不仅可以抵抗量子攻击,而且价格便宜、更方便且可扩展,无需花哨的新设备。
这项研究将发表在IEEE Transactions of Information Forensics Science上。它现在可在IEEE Xplore早期访问门户上获得。
如今,安全性通常由密钥分发系统管理,其中一个人发送隐藏在密钥后面的信息,可能是一长串看似无关的数字。如果该信息的接收者拥有另一个特定密钥,则他们可以访问该信息。这两个密钥以几乎不可能猜测的数学方式相关,但可以通过正确的算法或使用量子计算机轻松解决。
已经存在保护数据免受“量子攻击”的潜在解决方案。一些技术已经商业化。但是它们在计算上非常昂贵,或者需要专用的光纤或通过激光的卫星链路。
对称密钥分发的新协议,Chakrabartty 和 Mustafizur Rahman,博士。Chakrabartty 实验室的学生和研究论文的第一作者,称为 SPoTKD,不需要激光或卫星或数英里的新电缆。它依赖于嵌入更小时钟的微型微芯片,无需电池即可运行。
时钟实际上是电子,它们似乎使用量子隧穿在芯片上的两个位置之间神奇地传输。“时间”是指电子的运动。在创建芯片时,它们的初始状态也会记录在计算机服务器上。
如果有人想要创建一个安全通道,他们会在时钟子集上记录时间并将该信息发送到服务器,服务器可以使用其对初始状态的了解来确定时钟在发送时读取的时间。服务器让这个人知道时间是什么,如果正确,一个安全的通信渠道已经打开。
电子传输的量子特性增加了一些额外的安全层;如果它们被测量,时钟就会崩溃。它将永远消失,和接收者都无法访问该信息。
而且,正如 Chakrabartty 过去所展示的那样,由于量子隧穿的特性,这些类型的系统还可以在一开始只用最少量的能量输入就可以长时间为自己供电。这是他的 SPoTKD 的另一个安全优势:它不依赖外部能量为其供电。
“如果你可以利用电源,一个很大的漏洞将是,”Chakrabartty 说。“你可以通过监控功耗的波动来获取秘密信息。”
Chakrabartty 正在为这些芯片开发一些附加功能,包括在指定时间段后自毁的能力。该技术的一项临时美国专利已由技术管理办公室申请。
最终,SPoTKD 可用于确保医疗记录在被医生阅读后被销毁,或用于对软件许可实施时间限制。他们可以保护投票记录或验证 NFT,或者只是确保没有人阅读您的电子邮件。