Comunicarea pe ascuns devine cuantică

Mesajele codificate vă pot păstra secretele în siguranță, dar este posibil să preferați să ascundeți deloc faptul că comunicați. Acum, oamenii de știință lucrează pentru a face chiar și șoaptele comunicațiilor extrem de secrete să fie complet nedetectabile de cei care interceptează. Iar metodele de trimitere a unor astfel de mesaje ascunse sunt extinse de la mesaje „clasice” obișnuite la cele cuantice.

Metoda tipică pentru trimiterea mesajelor secrete este criptarea, care permite celor două părți să facă schimb de informații codificate pe care un spectator nu le poate interpreta. Dar dacă vrei să trimiți un mesaj pe care nimeni nici măcar nu poate spune că îl trimiți, ai nevoie de altceva: comunicare secretă. „Ceea ce vă oferă secretul este un mod mult mai sigur de a comunica”, spune cercetătorul de informații cuantice Boulat Bash de la Raytheon BBN Technologies din Cambridge, Mass.

Oamenii de știință au demonstrat deja comunicarea secretă în domeniul clasic. Dar o lucrare postată pe 19 aprilie pe arXiv.org arată că comunicarea secretă poate fi extinsă în lumea cuantică, deschizând posibilitatea schimbului ascuns de biți cuantici sau qubiți.

„Este un pas destul de grozav”, spune teoreticianul informației Matthieu Bloch de la Georgia Tech din Atlanta. Rezultatul sugerează posibilitatea de a combina comunicarea sub acoperire cu procedurile de comunicare cuantică, cum ar fi criptografia cuantică, o metodă ultrasecurizată de criptare.

Pentru a comunica pe ascuns, mesagerii trimit informații codificate într-o secvență de fotoni – particule de lumină. Mesagerii trimit acești fotoni printr-un canal, ca un cablu de fibră optică. Dar sunt amestecați cu o mare de fotoni aleatori care nu codifică un mesaj, așa că cei care intervin cu urechea nu pot spune dacă fotonii pe care îi detectează fac parte dintr-un mesaj sau doar fluctuațiile obișnuite aleatorii. Mesagerii convin din timp asupra momentelor precise în care să-și trimită și să primească fotonii, astfel încât să poată citi missiva, dar un interceptător nu poate.

Comunicarea printr-o versiune clasică a unui astfel de canal secret este nedetectabilă, au arătat Bash și colegii într-o lucrare din Comunicarea naturii în octombrie 2015. Chiar și cel mai puternic detectiv, echipat cu un computer cuantic futurist, nu poate determina dacă două părți comunică. „Este în siguranță împotriva unui adversar care este la fel de puternic pe cât poate deveni natura”, spune Bash.

Noua lucrare extinde metoda lui Bash la domeniul cuantic, cu calcule care arată că procedura funcționează chiar și atunci când proprietățile fotonilor pot fi legate prin încrucișare sau pot fi în mai multe stări simultan. „Nu există nimic în comunicarea cuantică care să ne împiedice să o facem pe ascuns”, spune Juan Miguel Arrazola de la Centrul pentru Tehnologii Cuantice din Singapore, coautor al noii lucrări.

Dar, spune Bloch, noul studiu ia în considerare un singur tip de canal de comunicare cuantică și se bazează pe câteva ipoteze. De exemplu, cercetătorii presupun că observatorul nu modifică amestecul aleatoriu de fotoni. „Nu suntem chiar în punctul în care putem pretinde că știm cum să facem comunicare cuantică sub acoperire în sens general”, spune el.

Oamenii de știință pun acum în evidență capacitățile unor astfel de canale secrete. Pentru a evita avertizarea unui snoop că există un mesaj ascuns în amestecul de fotoni, mesagerii nu își pot trimite comunicatele la fel de repede cum ar face-o altfel. Acest lucru limitează capacitatea canalului pentru comunicații secrete. Următorul pas este de a determina dacă aceeași limită este valabilă pentru toate canalele de comunicare cuantică ascunse.