Квантовые физики разработали гарантированно безопасную систему для цифровых платежей

Цифровые платежи заменили физические банкноты во многих аспектах нашей повседневной жизни. Как и банкноты, они должны быть просты в использовании, уникальны, защищены от подделки и непрослеживаемы, а также выдерживать цифровые атаки и утечки данных. В современной системе платежей чувствительные данные клиентов заменяются последовательностями случайных чисел, а уникальность каждой транзакции обеспечивается классическим криптографическим методом или кодом. Однако злоумышленники и продавцы с мощными вычислительными ресурсами могут взломать эти коды и восстановить приватные данные клиентов, а также, например, совершать платежи от их имени.


Ученые из Венского университета разработали безусловно безопасную систему для покупок в таких условиях, сочетая современные криптографические техники с фундаментальными свойствами квантового света. Демонстрация таких «квантово-цифровых платежей» в реалистичной среде была опубликована в журнале Nature Communications.

Для обеспечения абсолютной безопасности цифровых платежей ученые заменили классические криптографические техники квантовым протоколом, использующим одиночные фотоны. В ходе классической цифровой транзакции клиент обменивается классическим кодом — называемым криптограммой — со своим платежным провайдером (например, банком или компанией по выпуску кредитных карт). Эта криптограмма затем передается между клиентом, продавцом и платежным провайдером. В демонстрированном квантовом протоколе эта криптограмма генерируется путем отправки платежным провайдером особо подготовленных одиночных фотонов клиенту.

Для процедуры платежа клиент измеряет эти фотоны, причем настройки измерения зависят от параметров транзакции. Поскольку квантовые состояния света не могут быть скопированы, транзакция может быть выполнена только один раз. Это, вместе с тем фактом, что любое отклонение от задуманного платежа изменяет результаты измерений, которые проверяются платежным провайдером, делает этот цифровой платеж безусловно безопасным.

Исследователи успешно реализовали квантово-цифровые платежи по городской оптической линии связи длиной 641 метр, соединяющей два университетских здания в центре Вены. Они показали, что их схема устойчива к шуму и атакам, зависящим от потерь. В отличие от ранее предложенных протоколов, их решение не зависит от долгосрочного квантового хранения или доверенных агентов и аутентифицированных каналов. Оно практично с точки зрения ближайшей технологии и может возвестить о начале эры квантово-обеспеченной безопасности.