"Kuantum" di sini dan sekarang (bagian 4)
Bagian keempat dari pengantar saya harus menunggu sedikit, tetapi sekarang saatnya untuknya. Sebelumnya, saya menyentuh beberapa topik yang secara langsung mengarah pada munculnya arah informasi kuantum dan komputasi kuantum. Ini sudah fisika kuantum , ilmu komputer, dan, tentu saja, teori informasi . Hari ini, mari kita ubah topik pembicaraan, beralih ke seni lama - kriptografi .Kriptografi.
Secara umum, kriptografi menyelesaikan masalah komunikasi atau komputasi antara beberapa pihak yang tidak dapat saling percaya. Masalah kriptografi yang paling terkenal adalah transfer data rahasia. Ambil contoh paling dangkal, Anda ingin mentransfer nomor kartu kredit Anda ke penjual dengan imbalan barang, sementara tidak membiarkan data dicegat oleh pihak ketiga. Ini semua dilakukan dengan menggunakan protokol kriptografi. Dalam artikel selanjutnya saya akan mengembangkan topik protokol kriptografi, tetapi untuk saat ini cukup memahami perbedaan antara cryptosystems dengan kunci privat (kunci privat) dan cryptosystems dengan kunci publik (kunci publik) .Cryptosystems dengan kunci rahasia.
Inti dari sistem yang bekerja dengan kunci rahasia adalah bahwa kedua pihak, Alice dan Bob, menggunakan kunci rahasia yang hanya diketahui oleh mereka. Format tepat dari kunci dalam kasus ini tidak masalah, bayangkan, misalnya, string nol dan satu. Semua "garam" adalah kunci ini digunakan oleh Alice untuk mengenkripsi data yang dikirimkan ke Bob, yang harus mendekripsi mereka. Bagaimana tepatnya Alice mengenkripsi informasi tergantung pada kunci, karena Bob harus mengetahui kunci untuk dekripsi.Sayangnya, sistem seperti itu memiliki banyak kekurangan. Masalah paling mendasar adalah bagaimana cara mendistribusikan kunci? Dalam banyak hal, masalah ini memiliki kompleksitas yang mirip dengan masalah komunikasi rahasia, karena pihak ketiga dapat mencegat kunci dan kemudian menggunakannya untuk mendekripsi pesan.Dan di sini mekanika kuantum ikut berperan. Salah satu penemuan pertama di bidang komputasi kuantum dan informasi kuantum adalah fakta bahwa mekanika kuantum memungkinkan kerahasiaan lengkap dalam distribusi. Prosedur yang sesuai dikenal sebagai kriptografi kuantum atau distribusi kunci kuantum . Ini didasarkan pada prinsip bahwa pengamatan dalam kasus umum selalu mengarah pada gangguan sistem. Jadi, jika seorang penyerang masuk ke saluran komunikasi, maka kehadirannya akan memanifestasikan dirinya dalam bentuk gangguan saluran, dan ini pada gilirannya dilihat oleh Alice dan Bob. Dalam situasi seperti itu, Alice dan Bob dapat dengan mudah membuang bit yang digunakan dalam intervensi dan memulai dari awal lagi tanpa menggunakannya.Prinsip-prinsip kriptografi kuantum diusulkan kembali pada akhir 60-an.Oleh Stephen Wisner , tetapi tidak diterima dicetak. Sebagai hasilnya, pada tahun 1984 Charles Bennett dan Gills Brassard , menggambar pada karya Wisner sebelumnya, mengusulkan protokol kriptografi pertama, yang sekarang dikenal di seluruh dunia sebagai BB84. Sejak itu, sejumlah besar protokol kriptografi kuantum telah dikembangkan di dunia, dan tidak kurang dari prototipe eksperimental mereka. Pada saat ini, beberapa sistem ini mungkin berguna untuk aplikasi dunia nyata lingkup terbatas.Cryptosystem kunci publik.
Jenis cryptosystem penting kedua adalah cryptosystem kunci publik. Sistem seperti itu tidak bergantung pada transfer awal kunci rahasia antara Alice dan Bob. Sebagai gantinya, Bob menerbitkan "kunci publik," membuatnya tersedia untuk semua orang. Alice mungkin menggunakan kunci ini untuk mengenkripsi pesan yang diteruskan. Namun, fakta yang menarik adalah bahwa pihak ketiga tidak akan dapat mendekripsi hanya menggunakan kunci publik. Lebih tepatnya, transformasi enkripsi dipilih secara licik dan non-sepele sehingga sangat sulit, walaupun pada prinsipnya dimungkinkan untuk membalikkannya, hanya mengetahui kunci ini. Untuk memudahkan Bob, ia memiliki kunci rahasia sendiri, sesuai dengan kunci publik. Bersama-sama, mereka dengan mudah memungkinkan Bob mendekripsi pesan yang diterima.Kunci rahasia memberikan tingkat kepercayaan tertentu bahwa tidak seorang pun kecuali Bob yang dapat membaca pesan tersebut. Dan memang demikian, tidak mungkin bahwa seseorang akan memiliki sumber daya komputasi yang cukup untuk melakukan dekripsi, hanya memiliki kunci publik. Dengan demikian, sistem ini memecahkan masalah distribusi kunci, sehingga tidak perlu mengirimkan kunci rahasia sebelum membuat koneksi.Yang mengejutkan adalah kenyataan bahwa arah ini, yang merevolusi kriptografi, tidak menyebar luas hingga pertengahan 70-an, ketika itu diusulkan secara independen oleh Whitfield Diffie dan Martin Hellman, serta Ralph Merkle. Beberapa saat kemudian, Ronald Ryvest, Adi Shamir dan Leonard Edelman mengembangkan cryptosystem RSA, yang merupakan sistem tipe paling umum di dunia.Kemudian ternyata kriptografi kunci publik, Diffie-Hellman dan kriptografi RSA sebenarnya dikembangkan pada akhir 60-an dan awal 70-an. Peneliti Badan Intelijen Inggris.Keamanan sistem kunci publik didasarkan pada kenyataan bahwa sangat sulit untuk membalik tahap enkripsi hanya dengan kunci publik. Semua ini karena, misalnya, tugas serupa untuk RSA terkait erat dengan masalah faktorisasi. Secara umum diterima bahwa masalah faktorisasi sulit untuk diselesaikan pada komputer klasik. Namun, algoritma faktorisasi cepat yang dikembangkan oleh Shore untuk komputer kuantum dapat berfungsi untuk memecahkan RSA.Aplikasi praktis komputer kuantum ini - pemecahan kode kriptografi - yang merangsang minat dalam komputasi kuantum dan informasi kuantum.Kesimpulan
Jadi kami memeriksa akar historis komputasi kuantum dan informasi kuantum. Tentu saja, dengan pertumbuhan dan perkembangan bidang ini, banyak subdivisi penelitian independen menonjol darinya, dan saya ingin berbicara lebih jauh tentang mereka, serta secara khusus tentang komputasi kuantum dan teori informasi kuantum. Source: https://habr.com/ru/post/id386797/
All Articles