Квантовое распределение ключей (Quantum key distribution, QKD) регулярно рекламируют как перспективную технологию шифрования будущего. Хотя обмен ключами происходит по небезопасному каналу, но законы физики дают гарантию, что третья сторона не сможет незаметно вмешаться в этот процесс и перехватить ключ. Такой метод устраняет недостатки некоторых существующих форм шифрования с открытым ключом.
Тем не менее, у QKD тоже есть недостаток и очень серьезный: две стороны должны установить прямой канал друг с другом. Например, швейцарские банки в Женеве и окрестностях для этого прокладывают оптоволоконные линии связи между собой, но по таким кабелям фотоны не могут передаваться на расстояние более сотни километров. К тому же, это дорогостоящее решение.
Группа итальянских исследователей предложила альтернативный вариант, который кажется более универсальным и практичным в масштабах всей мировой банковской системы. Они предлагают использовать спутники с отражателями фотонов.
В последние годы проведен ряд экспериментов, которые доказали теоретическую возможность передачи фотонов по воздуху с помощью лазерного луча. Для передачи ключа одна из сторон должна сфокусировать свой лазер на спутнике, а тот повернет зеркало, чтобы луч отразился к приемнику получателя. Прямой канал между двумя сторонами установлен.
Исследователи предложили ряд концептуальных решений, чтобы защититься от всех возможных способов перехвата фотонов, которые используются для генерации ключа. Они также говорят, что современные спутники способны отражать лазер, сохраняя поляризацию фотонов с небольшим количеством ошибок. Для получения сигнала на приёмнике должен работать синхронизированный таймер, чтобы отфильтровать нужные кубиты из общего потока. В данном случае кубиты передаются на частоте 100 МГц, при этом каждый 100000-й импульс синхронизируется с тактовым сигналом.
Впрочем, в предложенном протоколе все равно остаются уязвимые места. Например, исследователи предлагают для безопасности изменять поляризацию фотонов на спутнике, но для этого нужно как-то гарантировать абсолютную защиту при передаче на спутник контрольного сигнала с установками изменения поляризации.
Так или иначе, но эта научная работа показывает, что прямые оптоволоконные кабели между сторонами — не единственный возможный способ для квантового распределения ключей.
