Protocol cuantic pentru verificarea securizată a poziției dispozitivelor
Cercetătorii de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China au dezvoltat un protocol de verificare cuantică a poziției care confirmă securizat locația unui dispozitiv într-o rețea. Protocolul, publicat în Nature Physics, a autentificat poziția unui dispozitiv folosind doi verificatori separați de 2 km, restrângând locația posibilă la un interval de 74,3 metri.
Verificarea fiabilă a locației unui dispozitiv conectat la internet este importantă pentru autorizarea tranzacțiilor financiare, securizarea comunicațiilor și controlul accesului la baze de date. Metodele actuale pot fi înșelate prin falsificarea GPS, manipularea datelor de localizare și atacuri de tip relay.
Tehnologiile actuale de localizare, precum GPS-ul, sunt eficiente, dar atacatorii pot modifica locația aparentă a unui dispozitiv. „Provocarea nu este doar determinarea unei poziții, ci garantarea faptului că acea poziție este demnă de încredere”, au declarat autorii. Verificarea cuantică a poziției combină proprietățile informației cuantice cu constrângerile relativiste privind viteza de propagare a informației.
Protocolul presupune doi verificatori amplasați pe laturi opuse ale poziției de verificat. Un verificator trimite o stare cuantică către dispozitivul verificat, în timp ce ambii verificatori transmit informații clasice din direcții diferite. Dispozitivul folosește informația clasică pentru a determina modul de măsurare a stării cuantice și returnează imediat rezultatul. Securitatea provine din imposibilitatea de a copia starea cuantică și din limitele relativiste privind schimbul de informații între adversari separați spațial.
Provocările practice includ pierderile și erorile inerente sistemelor cuantice reale, precum și latența. Fiecare nanosecundă suplimentară de întârziere s-a tradus prin aproximativ 30 cm de incertitudine suplimentară în poziția verificată. Cercetătorii au dezvoltat un protocol teoretic bazat pe stări coerente, a căror intensitate optică poate fi ajustată flexibil pentru a compensa pierderile.
Echipa a realizat un sistem stabil de preparare și măsurare a stărilor cuantice, folosind cabluri optice cu pierderi reduse. Informația clasică a fost transmisă prin multiple canale de lungimi de undă diferite, cu procesare hardware de mare viteză. Sistemul complet a fost testat pe o legătură de fibră optică de 2 km.
Rezultatele au depășit semnificativ limita teoretică de securitate, distingând clar dispozitivul onest de adversari. Protocolul a atins o rată de eroare de doar 0,27%, cu o întârziere maximă de răspuns de 247,8 nanosecunde, oferind o precizie spațială de 74,3 metri. Aceste rezultate reprezintă prima demonstrație experimentală completă a verificării cuantice securizate a poziției în condiții realiste de pierderi, erori și latență.
„Experimentul demonstrează că mecanica cuantică și constrângerile relativiste pot fi combinate pentru a proteja nu doar informația, ci și credibilitatea locației fizice”, au explicat autorii. Aplicațiile potențiale includ monitorizarea rutelor aeronavelor și navelor, autorizarea echipamentelor sensibile doar în regiuni fizice de încredere, verificarea livrării mărfurilor în comerțul la distanță și distingerea informațiilor de localizare autentice în situații de dezastru.
Protocolul ar putea fi extins și la aplicații de securitate cibernetică, cum ar fi verificarea locației unui server sau a unui utilizator ca factor suplimentar de securitate. „Obiectivul nostru pe termen lung nu este înlocuirea tehnologiilor existente precum GPS-ul, ci utilizarea protocoalelor cuantice pentru a le face mai sigure și mai greu de înșelat”, au adăugat cercetătorii.
Următorii pași vizează distanțe de verificare mai lungi și precizie spațială superioară, prin îmbunătățirea toleranței la pierderi și reducerea timpului de procesare a semnalelor optice și electronice. Echipa intenționează să facă sistemul mai compact și mai ieftin, pentru a depăși stadiul de demonstrație de laborator.
