Fotonok klónozása - a titkosszolgálatok legújabb gondja

A fotonok klónozása tilos - ez a kijelentés nem a fotonok védelmét célzó kezdeményezés, hanem kvantummechanikai alapelv. Oxfordi kutatók új eredménye azonban - "majdnem tökéletes" fotonmásolatokat létrehozása - új távlatokat nyithat a kémek előtt.

A kvantumkriptográfia szakterülete a feltörhetetlen adatátviteli rendszerek megalkotása a modern fizika törvényeinek alkalmazásával. Alapjául a kvantummechanika egyik alapelve szolgál: nem lehet több fotont teljesen azonos kvantumállapotba hozni, még elvileg sem. Annak valószínűsége, hogy két foton állapota teljesen azonos legyen, elméletileg is csak legfeljebb 5/6 (83,3%) lehet. Vagyis "a fotonok klónozása tilos" kijelentés nem a fotonok védelmét célzó kezdeményezés, hanem kvantummechanikai alapelv.

A kémnek, aki foton kvantumállapotaival tárolt információkhoz szeretne hozzájutni, abban a helyzetben kellene lennie, hogy ezeket a fotonokat másolni tudja. Viszont abban a pillanatban, amikor a foton kvantumállapotát mérni akarja, akkor pontosan ez az állapot megy tönkre. Következésképpen a "lehallgató" előtt az üzenet tartalmát csak egy korábban létrehozott fotonmásolat fedheti fel.

Az Oxfordi Egyetem Fizikai Intézetében Antia Lamas-Linares csoportjának viszont sikerült "majdnem tökéletes" fotonmásolatokat létrehozni. Az erről szóló beszámolójuk a Science szakfolyóirat egyik következő számában lesz olvasható.

A foton klónozásához az oxfordi fizikusok előbb egy pár kapcsolt fotont állítottak elő. A kapcsolt fotonok a telepatikus képességekkel rendelkező ikrekhez hasonlóan viselkednek: kvantumállapotaikat együtt változtatják, vagyis ha egyikük állapota megváltozik, akkor egyidejűleg a másiké is változik, mégpedig ugyanúgy - ráadásul attól teljesen függetlenül, hogy milyen messze vannak egymástól. Albert Einstein a kvantummechanikának ezt a bizarr következményét "kísérteties távolhatásnak" nevezte.

A két foton egyikét kristályba juttatva az egy további foton kisugárzását okozta. Az új foton kvantumállapotát hasonlították össze a kristályba juttatott foton megmaradt "ikertestvérével". Így kimutathatóvá vált, hogy a kristály által kibocsátott foton 81%-os valószínűséggel ugyanolyan kvantumállapotú, mint a bejuttatott foton. Ezzel gyakorlatilag elérték a kvantummechanika elvi felső határát jelentő 5/6-os valószínűséget.

Az oxfordi csoport eredményeinek következményeképpen a kvantumkriptográfiai szakemberek körében vita támadt, ahogy arról a New Scientist online kiadása már beszámolt. Richard Hughes, a Los Alamos-i (USA) Nemzeti Laboratórium munkatársa hiszi, hogy a fotonok "csaknem tökéletes" másolásának dacára lehetséges a biztonságos adatátvitel. Véleménye szerint az 5/6-os másolási valószínűség semlegesíthető a jobb matematikai kódokkal.

Ezzel szemben Hoi-Kwong Lo, a Magiq Technologies munkatársa azt állítja: "Valószínű, hogy a kvantumkriptográfiai rendszereket sokféleképpen lehet feltörni, a szakemberek számára is ismeretlen módszerekkel. Legbiztosabb abból kiindulni, hogy egy kém bármit megtehet, ami a kvantummechanika törvényeinek nem mond ellent."

Bozsoki Anna-Mária

Ajánlat:

Oxfordi Egyetem