Учёные обнаружили скрытую уязвимость в системах квантового шифрования

Безопасность перспективных квантовых систем шифрования может быть подорвана из-за ранее недооценённой уязвимости, связанной с неточным выравниванием лазерных лучей. К такому выводу пришли исследователи, изучившие влияние ошибок наведения на работу систем квантового распределения ключей (QKD). Данная технология считается основой для создания практически взломостойких каналов связи, так как любая попытка перехвата теоретически немедленно обнаруживается из-за изменения квантовых состояний частиц. Однако, как показала работа, опубликованная в IEEE Journal of Quantum Electronics, даже незначительное несовпадение луча, передающего информацию, с приёмным устройством может серьёзно скомпрометировать уровень безопасности.

Ошибки выравнивания, вызванные вибрациями, атмосферными турбулентностями или дефектами в самих системах наведения, до сих пор оставались малоизученным фактором риска. Учёные разработали новую аналитическую модель, чтобы количественно оценить это влияние для широко используемого протокола BB84 в системах оптической беспроводной связи. Моделирование, сочетающее статистику смещения луча с теорией квантового детектирования фотонов, показало, что даже небольшое увеличение диаметра луча, усиливающее рассеивание сигнала, приводит к значительной деградации производительности QKD. Расширение апертуры приёмника помогает лишь до определённых пределов.

При этом исследование выявило неожиданный нюанс: асимметричное смещение луча, когда отклонения по горизонтали и вертикали различны, в некоторых сценариях может демонстрировать лучшие показатели по сравнению с симметричным смещением при равных условиях. Таким образом, работа указывает на необходимость более тщательного учёта и компенсации ошибок наведения при проектировании и развёртывании реальных инфраструктур квантовой защищённой связи, чтобы их практическая безопасность соответствовала теоретическим обещаниям.