Quantum Key Distribution (QKD) – phân phối khóa lượng tử – là một phương pháp trao đổi khóa bí mật giữa hai bên dựa trên các quy luật của cơ học lượng tử, thay vì dựa vào độ khó tính toán như mật mã truyền thống. Điểm cốt lõi của QKD là: bất kỳ nỗ lực nghe lén nào cũng tất yếu làm thay đổi trạng thái lượng tử và để lại dấu vết, nhờ đó có thể phát hiện ngay lập tức.
QKD dùng để làm gì?
Trong bảo mật thông tin, “khóa” là chuỗi bit bí mật dùng để mã hóa/giải mã dữ liệu. QKD không trực tiếp gửi dữ liệu, mà chỉ dùng để tạo và chia sẻ khóa bí mật một cách an toàn tuyệt đối về mặt vật lý. Sau khi có khóa, hai bên vẫn có thể dùng các thuật toán mã hóa quen thuộc (như AES) để truyền dữ liệu.
QKD dựa trên ba nguyên lý lượng tử:
- Trạng thái lượng tử bị thay đổi khi đo: nếu kẻ nghe lén đo photon, trạng thái sẽ bị nhiễu.
- Không thể sao chép hoàn hảo trạng thái lượng tử (định lý không sao chép).
- Chỉ cần so sánh một phần nhỏ dữ liệu là phát hiện được nghe lén.
QKD hoạt động thế nào?
Giả sử Alice muốn chia khóa cho Bob, còn Eve là kẻ nghe lén.
- Bước 1 – Gửi trạng thái lượng tử
Alice mã hóa các bit 0/1 bằng trạng thái lượng tử của photon (ví dụ: các hướng phân cực khác nhau) và gửi cho Bob qua kênh lượng tử.
- Bước 2 – Đo và đối chiếu
Bob đo các photon bằng những lựa chọn đo khác nhau. Sau đó, Alice và Bob công khai (qua kênh cổ điển) một phần thông tin về cách họ mã hóa/đo, không công khai giá trị bit.
- Bước 3 – Phát hiện nghe lén
Nếu Eve cố nghe lén, việc đo của Eve sẽ làm thay đổi trạng thái photon. Khi Alice và Bob so sánh một phần nhỏ kết quả, tỉ lệ lỗi tăng lên → họ biết có nghe lén và hủy khóa.
- Bước 4 – Tạo khóa an toàn
Nếu tỉ lệ lỗi thấp, phần còn lại được xử lý (lọc lỗi, khuếch đại riêng tư) để tạo khóa bí mật cuối cùng.
Vì sao QKD “an toàn tuyệt đối”?
- Không phụ thuộc sức mạnh máy tính của kẻ tấn công (kể cả máy tính lượng tử).
- An toàn dựa trên định luật vật lý, không phải giả định toán học.
- Nghe lén không thể “ẩn mình”: hễ đo là lộ.
Nguồn tham khảo
- https://www.techtarget.com/searchsecurity/definition/quantum-key-distribution-QKD
- https://qt.eu/quantum-principles/communication/quantum-key-distribution-qkd
- https://www.etsi.org/technologies/quantum-key-distribution
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét