Үшінші эпизодқа Антон Козубов қатысты, теориялық топ . Біз оның жұмысы мен саланың ерекшеліктерін талқыладық.
Аудио нұсқасы: · · · · .
Бейнеленген:
Саланың ерекшеліктері туралы бірнеше сөз
Уақыт коды -
: Менің білуімше, сіз жоғары мамандандырылған тақырыптармен айналысасыз.
Антон: Иә, мұндай пікір бар, бірақ біз іргелі нәрселерге көшуге тырысамыз. Кванттық криптография саласына көбірек адамдар қызығушылық танытқанымен, бұл ғылымның ең ыстық саласы емес. Мұнда жақсы іргетас бар, бірақ технология дамудың инженерлік сатысына жетті.
Барлығы өткен ғасырдың 80-ші жылдарында дами бастады және ғылыми стандарттар бойынша көп уақыт өтті. Ғалымдар теория мен эксперименттерден нақты макеттер мен толық жұмыс істейтін құрылғыларға көшті. Мұндай жүйелер ID Quantique жұмыс істейтін Швейцарияда бұрыннан бар. Олар 2005 немесе 2006 жылдары іске қосылды және осы онжылдық швейцариялық және австриялық банктерге кванттық криптографиялық жүйелерді жеткізе бастады. Бұл енді болашақтың технологиясы емес.
Мұндай жүйелердің құпиялығын дәлелдеу тұрғысынан әлі де көптеген сұрақтар бар. Бұл салада біз ең көп істеп жатқан нәрсеміз. Бірақ негізгі принциптер қазірдің өзінде шығарылды.
Дмитрий: Мамандарды осы саланы жан-жақты зерттеуге не түрткі болғанын айта аласыз ба? Олар кездескен бастапқы проблемалар мен қиындықтарды қалай сипаттады?
Антон: Бұл күлкілі оқиға. Ғылымда әдеттегідей, біз тақырыпты қызықты болғандықтан ғана зерттей бастадық. Арнайы мақсат болған жоқ. Ол кезде бұл деректерді берудің абсолютті қауіпсіз әдісі деп есептелді және сол кезде ол шынымен жетілдірілді. Ақпараттық қауіпсіздік тақырыбы барған сайын өзекті бола бастады, бірақ бұған қоса біз әртүрлі кванттық эффектілерді қолдана отырып, компьютердің жаңа түрін жасауға болады деген қорытындыға келдік. Олардың өте қызықты мүмкіндіктері бар, соның ішінде бар криптографияны бұзу мүмкіндігі.
Дмитрий: Қорғау мәселелері бұрын, мысалы, қырғи-қабақ соғыс кезінде пайда болған. Бірақ бұл саланың басталуы салыстырмалы түрде жаппай желілердің пайда болуына жақын болды ма?
Антон: Сіз дұрыс айтасыз. Оған осы тұрғыдан да қарауға болады. Бірақ бір қызығы, кванттық криптография саласын IT саласына көбірек қатысы бар екі адам ашты. Олар IT конференциясында негізгі қағидаларды сипаттайтын алғашқы жұмыстарын ұсынды. Сондықтан иә, ол сол жерден келеді.
Дмитрий: Бұл салаға қалай келдіңіз? Мотивацияңыз қандай болды?
Антон: Ашығын айтқанда, ұқсас болды – қызық болды. Бірақ бастапқыда мен кванттық криптографияға кірген жоқпын. -мен басталды . Бұл тақырыптағы есептер зертхананың қажеттіліктері үшін соншалықты өзекті емес болып шықты, сондықтан мен кванттық криптографияға көштім. Бірақ бір ғана нәрсені жасау аса қызық емес, сонымен қатар өзара байланысты көптеген салалар бар, сондықтан біз қызметіміздің жоғары мамандандырылған сипаты туралы айта алмаймыз.
Бірлескен сала ғалымдары үшін мүмкіндіктер
Уақыт коды -
Дмитрий: туралы бұл тақырыпқа шектеулі адамдар тобы қатысты деп айта аламыз. Сіздің салаңыздағы мамандардың санын есептей аласыз ба? Әлде бұл өте жабық клуб па?
Антон: Ол жабық, бірақ оның салыстырмалы элиталық бөлігінде ғана. Әлемде кванттық ақпарат теориясымен оның әртүрлі көріністерімен айналысатын көптеген адамдар бар. Олардың санын қалай бағалайтынымды білмеймін, бірақ конференцияға отыздан астам адам қатысқаны сөзсіз.
Менің ойымша, бұл барлығының мыңнан бір бөлігі де емес. Көптеген адамдар бұл ғылымның ең озық салаларының бірі болғандықтан барады. Барлық жетекші институттарда бар кванттық ақпарат теориясы немесе кванттық оптика және соған байланысты заттар. Тағы бір сұрақ - кванттық криптографиялық жүйелердің күшін дәлелдеу сияқты мамандандырылған тауашаға қанша адам батырылады.
Бұл қауымдастық кішірек, бірақ әлі де кең. Конференцияға қатысқандардың барлығы осы саланың жетекші мамандары емес. Бүкіл әлемде олардың жүзге жуық түрі бар. Кванттық криптографиялық жүйелердің күші туралы дәлелдер жақында, 2000 жылдардың басында пайда болды. Осы салада жұмыс істейтін адамдар бұрын басқа істермен айналысқан. Мысалы, кванттық оптика, іргелі зерттеулер. Олар әлі де өзекті. Олар біздің ауданға физикадан келген.
Классикалық ақпарат теориясынан немесе математикадан шыққандар да бар. Қарсылық дәлелдерін бағалауда энтропияның әртүрлі түрлері шешуші рөл атқарады. Олар қай жерде қолданылады - термодинамикада. Ақпарат теориясында кванттық энтропиялардың қалай жұмыс істейтінін түсінетін адамдар алған білімдерін кванттық термодинамикаға қолдана алады. Осы саладағы жетекші ғалымдардың бірі Цюрихтен келген Ренато Реннер онда кванттық ақпарат теориясын зерттейді, ал Санта-Барбарада кванттық термодинамика бойынша лекциялар курсын оқиды.
Қоғам қандай қиындықтарға тап болады?
Уақыт коды -
Дмитрий: Бүгін қандай сұрақтармен жұмыс істеп жатырсыз? Алдыңғы қатарда қандай қиындықтар бар? Енді ары қарай жылжыту керек жолақты не көрсетеді?
Антон: Бұл туралы екі түрлі жағынан айтуға болады. Менің ойымша, қолданбалы бөлігі қызықты емес. Кванттық кілттердің таралуы өнеркәсіптік ауқымға жетті, бірақ бәрі басқа нәрсе емес, кванттық үлестіріммен айналысатынына қалай көз жеткізуге болатынын түсінгісі келеді. Ол үшін жабдықты сертификаттау қажет, сондықтан мамандандырылған стандарттарды әзірлеу инженерлік бөліктен басқа әлемдегі негізгі мәселелердің бірі болып табылады. Осы саладағы жетекші ғалымдардың көпшілігі күш-жігерін соған бағыттауда.
Біздің қызметіміздің екінші аспектісі - жүйелердің тұрақтылығының дәлелі. Классикалық криптография шабуылдаушының деректер әлі жарамды болған кезде оның шифрын ашу үшін жеткілікті есептеу қуаты жоқ деген болжамға негізделген. Бірақ мұндай болжамдар әрқашан дұрыс бола бермейді, сондықтан біз деректерді қорғаудың басқа парадигмасына көшуіміз керек - шифрды шешу мүмкіндігі уақыт өте келе өзгермейтінін қамтамасыз ету үшін.
Біз кванттық кілттерді таратуды жасаймыз. Бұл ақпаратты шифрлау үшін қажет кілтті таратамыз дегенді білдіреді. Мұндай кілт ұрлануы мүмкін, бірақ біз бұл мүмкін болмайтын парадигманы енгізуге тырысамыз. Егер оны тарату кезінде біреу біздің арнаға басып кірсе, біз оны әрқашан байқаймыз. Бұл кванттық криптографияның классикалық парадигмасының негізі болып табылады. Бұған жалғыз фотондарды қолдану арқылы қол жеткізіледі.
Олардың үш қасиеті бар. Бұл энергияның минималды бөліктері; оларды бөлуге болмайды, содан кейін, мысалы, күшейту. Оларды көшіру мүмкін емес. Белгісіз кванттық күйді көшіру мүмкін емес, өйткені ол үшін оны өлшеу керек, ал кванттық күйді жоймай орындау мүмкін емес. Біз оны өлшейтін болсақ, ол құлап кетеді.
Осы қасиеттердің арқасында сіз шабуылдаушының мүмкіндіктеріне қарай аласыз - біз оны Хауа деп атаймыз (тыңдаушыдан) - басқа көзқараспен. Біз Хауа анаға физика заңдарының шегінде мүмкін болатынның бәрін береміз дейміз. Кванттық жады, идеалды детекторлар - бізде бұған жақын емес, бірақ біз оған осындай мүмкіндіктер береміз. Осыны ескере отырып, біз білмей-ақ ол негізгі деректерді алмайды деп айтамыз. Кванттық криптография парадигмасы бастапқыда осыған негізделген.
Бірақ біз жалғыз фотондар туралы айтатын болсақ, мұның бәрі жақсы. Дегенмен, жалғыз фотондардың көздері өте капризді, төмен жылдамдықты және қымбат, сондықтан оларды бұл процесте ешкім пайдаланбайды. Барлығы әлсіретілген лазер сәулесін пайдаланады.
Дмитрий: Бұл сіз айтып отырған қасиеттермен қалай салыстырылады?
Антон: Төзімділікті дәлелдеудің парадигмасы мен тәсілін өзгертеді. Бұл әлі де орындалатын міндет, бірақ әлдеқайда қиын. Біз идеалды жағдайларда бізге қажет емес нәрсені, атап айтқанда, үйлесімді әлсіреген күйлерді қолданатын жағдайда, біз табандылық дәлелдерінде мұны ескеруіміз керек. Біз осылай істеп жатырмыз және бүкіл әлем осы бағытта қозғалуда.
Дмитрий: Бұл тәсіл байланыс арнасының ұшындағы жабдықты ескере ме?
Антон: Бастапқыда кванттық кілттерді таратуда Хауа Алиса мен Бобтың қораптарына кіре алмайды, бірақ тек байланыс арнасына қол жеткізе алады деген идея сияқты жуықтауларды қолданды. Бұл өте өміршең жуықтау емес. Бүгінде кванттық хакерлік бар. Ол бізге оптикалық талшықты немесе кванттық арнада экспозицияны пайдаланып «параметрлерді» өзгертуге болатынын айтады.
Бұл бағыт сертификаттау мәселелерінде ескеріледі. Біздің Мәскеуде әлемдегі ең әйгілі «кванттық хакер» Вадим Макаров жұмыс істейтін үлкен зертхана бар. Басқа елдерде олар мұны өте белсенді түрде жасайды. Менің қолымнан келгені осы еді. Хауа біздің қораптарға қалай кіре алады - бұл инженерлік мәселе. Мен өзімді ғалыммын деп есептейтінмін, сондықтан мен үшін Хауаға басқа көзқараспен қарау қызықты. Мысалы, оның байланыс арнасына қалай кіріп, бізге байқамай бәрін ұрлай алатынын зерттеңіз. Мен Элис пен Боб сияқты жақсы жігіттер үшін емес, кванттық кілттерді тарату жүйелеріне ықтимал шабуылдарды зерттеуді қалаймын.
Кванттық бұзуға қысқаша кіріспе
Уақыт коды -
Дмитрий: Мұндай шабуылдардың ерекшеліктерін сипаттай аласыз ба?
Антон: Жалпы қабылданған сипаттамалар үш класқа бөлінеді. Man-in-the-middle шабуылдары классикалық адам-in-the-middle (MITM) шабуылдарына ұқсас. Екінші түрі анағұрлым дерексіз, Хауа біздің кванттық арнамыздағы әрбір сәлемдемемен қандай да бір түрде әрекеттеседі және осындай өзара әрекеттесу нәтижесін өзінің кванттық жадында сақтайды. Осыдан кейін ол Алиса мен Бобтың келісетін процедураларын күтеді, одан да көп ақпарат алады, өлшемдер алады және т.б. Бұл ұжымдық шабуылдар, бірақ үшінші түрі бар - одан да абстрактілі. Онда нақты параметрлерді бағалау қосылады.
Шабуылдың екінші түрі үшін Алиса мен Боб олардың арасында биттердің шексіз санын бөліседі деп есептейміз. Шындығында бұл мүмкін емес және біз шектеулі көлемдерге жеткенде статистикалық ауытқулар пайда бола бастайды. Олар Хауаның қолында ойнауы мүмкін. Когерентті шабуылдар ресурстардың шектеулілігін де ескереді. Бұл күрделі нәрсе және барлық кванттық кілттерді тарату хаттамаларында қауіпсіздіктің мұндай жан-жақты дәлелі бола бермейді.
Біз кілт биттерін жіберіп, кілттерді қалыптастыратынымызды түсіну маңызды. Оларды әрі қарай қалай пайдалану сізге байланысты. Бұл жерде криптографиялық мәселелер ойнайды. Егер сіз асимметриялық шифрлау сияқты заманауи алгоритмдерді алсаңыз, тек осы кілттерді пайдаланудың қажеті жоқ. Қарсылықты қамтамасыз етудің жалғыз әдісі - шифрлау тақтасы. Содан кейін сұрақтар жоқ, бірақ ол үшін кілттерді әр уақытта жасап, әр хабарлама үшін оларды өзгерту керек. Бұл күрделі процесс.
Кванттық кілттерді бөлудің мәні мынада: Хауаның барлық шабуылдары үшін біз тек Элис пен Боб ғана білетін таратылған биттердің көлемін бөле аламыз. Ол туралы Хауа білмейді. Бұл біздің жұмысымыздың басты мақсаты. Бірақ мен Алиса мен Боб өз қауіпсіздігіне сенімді болуы үшін, ал Хауа қорғанысты айналып өтетіндей етіп бәрін реттейтіндей етіп осындай шабуылдар жасауға мүдделімін.
Сіз оны жай ғана қабылдап, әріптестеріңізге кедергі келтіре алмайсыз
Уақыт коды -
Дмитрий: Алдыңғы қатардағы мұндай жұмыс халықаралық қауымдастықтағы әріптестердің нәтижелерін оңай жоя алады екен?
Антон: Та, Сіз айтқан канадалық семинар дәл осы туралы. Сол жерде мен теріс пікір тудырған дәл осылай істегенімізді айттым. Түсіндіруге болады. Адамдар жиырма бес жыл бойы ғылыммен айналысады, содан кейін біреу келіп, олардың нәтижелері мүлдем дұрыс емес екенін айтады. Сондай-ақ оның қалай дұрыс жасалатынын көрсетеді. Бұл маған өте менмен болды. Бірақ көбісі ойламайтын, ескермейтін шабуыл жасай алдық деп ойлаймын.
Дмитрий: Сіз бұл туралы айтып, кем дегенде жалпы түрде сипаттай аласыз ба?
Антон: Иә, әрине. Бір қызығы, бұл ұрлау және алға бағытталған шабуыл - сіз ойлай алатын ең қарапайым шабуыл. Тек, мен айтқандай, бұл біршама өзгертілген және күрделі. Бүгінгі күні табандылық дәлелдерін қарастырған кезде, адамдар барлық кванттық арналар Элис, Боб және Хауа арасындағы ақпаратты қайта бөлуді сипаттайтынын айтады.
Ең бастысы, бұл жағдайда кванттық күйлердің барлық өлшемдері осы бөлуден кейін орын алады. Біз кванттық арнаны күйлер өзгеретін және Бобқа жүктелетін өлшемді қамтитындай етіп сипаттауды ұсынамыз. Салыстырмалы түрде айтатын болсақ, бізде арнаның ортасында бір нәрсе бар, ол күйлерді ажыратуға тырысады, ол нені ерекшелендіреді, оны Бобқа жібереді, нені ажыратпайды, блоктайды. Осылайша, Бобқа келгеннің бәрі Хауаға белгілі. Бұл түсінікті идея сияқты көрінетін, бірақ қандай да бір себептермен бұл туралы әлемде ешкім айтпайды.
Дмитрий: Ал сіз мұндай шабуыл жасаудың теориялық мүмкіндігін көрсеттіңіз.
Антон: Иә, мен бұл туралы Торонтода айттым. Мен көзі тірісінде осы салада қызмет етіп келе жатқан адамдармен өте қызу пікірталас жүргіздік. Бұл қызықты, өте пайдалы тәжірибе болды.
Неліктен жариялауды қорғау әдістеріне асықпау маңызды?
Уақыт коды -
Дмитрий: Вируспен және антивируспен негізгі ұқсастықты пайдалану үшін сіздің қызмет өрісіңіз бен тұжырымдамаңыз бірінен соң бірі жарыс траекториясынан алыс Т-тәрізді процесті қамтиды. Мұндай тәсіл проблемалардың жаңа түйіндерін тудырады және оларды қазіргідей бір ғана емес, басқа ұшақтарда шешуге тура келеді деп айта аламыз ба?
Антон: Өте әділ сұрақ. Мен бұл жерде анық болуым керек. Әрине, мені шабуыл жасаудың жолдарын ойлап табу көбірек қызықтырады. Бірақ біз бәріміз кванттық кілттерді тарату саласында жұмыс істейміз, біз бұл үшін ақы аламыз және біз өз дөңгелектерімізге спицаны қойғымыз келмейді. Бұл логикалық. Сіз кванттық кілттерді тарату жүйелеріне жаңа шабуыл жасаған кезде, қандай да бір қарсы шараларды ойлап тапқаныңыз жақсы болар еді. Біз мұны істедік, онымен күресудің жолын таптық. Бұл ең тривиальды емес, бірақ ол бар. Мұндай проблемаларды қамтуға болады, бірақ тағы бір мәселе, халық проблемаларды айтпағанда, онымен санаспайтыны анық. Бұл олардың қарсы шаралары жоқ дегенді білдіреді.
Бейнеленген:
Дмитрий: Бұл тәсіл сіздің қауымдастықта айтылмаған кодтың бір түрі ме?
Антон: Иә, бірақ шешімді ұсыну дұрыс емес деп ойлаймын. Мәселені көтеру маңызды. Сонда біреу сізде бар нәрселерден басқа жанама шешімдерді таба алады. Барлығын бірден жарияласаңыз, адамдар дайынды алып, ойдың дамуы болмайды.
Дмитрий: Сонда сіздің шешіміңіз бета-нұсқа болуы мүмкін және сіздің жеңіңізде өзіңіз үшін сақтап қойған одан да қызықты нәрсе болуы мүмкін деп айтуға болады ма?
Антон: Мүмкін.
Реттеуші ұйымдармен өзара әрекеттесу туралы аздап
Уақыт коды -
Дмитрий: Бұл сала бақылаушы органдар мен барлау органдарының барлық түрлерінің назарын аударады. Мұның бәрі қандай да бір оқиғаларды үйлестіру үшін уақытты қажет ете ме?
Антон: Өте жақсы сұрақ! Мен оған барынша жалтарып жауап беруге тырысамын. Бұл нағыз ғылыми жобаларға жұмсалатын уақыттың едәуір бөлігін алады. Бірақ мен оның неге маңызды екенін түсінемін.
Дмитрий: Жоғарыда айтқан сертификаттау сияқты. Сіз жай ғана сізге хабарласатын көмекшіні жалдай алмайсыз. Ғалымдар барлық реттеуші ұйымдарға нюанстарды тікелей түсіндіріп, оны анықтауға көмектесуі керек пе?
Антон: Иә, дәл солай. Бұл дұрыс көзқарас. Не істегеніңізді өзіңізден артық ешкім түсіндіре алмайды. Егер сіз мұны істей алмасаңыз, сіздің жетістіктеріңіздің шындығы туралы сұрақтар туындайды. Бірақ тек ғылыммен айналысуға мүмкіндік болса, мен тек ғылыммен айналысуды жөн санар едім. Бірақ мұның бәрі біздің жұмысымыздың маңызды бөлігі, оны біз де жасаймыз.
Дмитрий: Жеке жобаларға уақытыңыз бар ма?
Антон: Қиын сұрақ. Біз уақыт тауып, жанама істермен айналысамыз. Бұл іргелі мәселелер. Мысалы, кванттық телепортацияны алайық — мысалы, біз осы тақырып бойынша жарияланым дайындап жатырмыз. Біз кванттық оптикадан, кванттық ақпарат теориясынан басқа мәселелерді аламыз. Бұл қызықты нәрселер. Біз уақыт табуға тырысамыз, өйткені онсыз өмір мүлдем қызықсыз. Тек қағазбастылықпен айналысу мүмкін емес. Біз де ғылыммен айналысуымыз керек.
Іргелі және қолданбалы ғылымның айырмашылығы туралы
Уақыт коды -
Дмитрий: Өз саласыңыздың өзгеру қарқынын, ғылыми жарияланымдар көлемін бағалауға тырыссаңыз. Бұл сіздің жұмысыңыз бен байланысты салаларға қызығушылығыңызға қалай әсер етеді?
Антон: Біздің аудан қызу тақырып. Мақалалар өте көп шығып жатыр. Тіпті шын мәнінде өзекті мақалалардың саны өте көп. Олардың барлығын қадағалау қиын, бұл мүмкін емес.
Дмитрий: Бұл қадағалау процесіне қатты тәуелділік бар ма? Немесе сіздің жобаларыңыз алаңдаушылықсыз белгіге жету үшін жеткілікті оқшауланған ба?
Антон: Оқшаулау - бұл минус. Өз шырыныңызда бұқтырсаңыз, қателерді байқамайсыз. Сіз бәрін дұрыс істеп жатырмын деп ойлауыңыз мүмкін, бірақ бір жерде сіз жетіспейтін негізгі қателік бар. Әлемде ұқсас нәрселермен айналысатын адамдар болған кезде жақсы. Егер сіз белгілі бір дәрежеде ұқсас нәрселерге қол жеткізе алсаңыз, онда сіз дұрыс бағытта келе жатырсыз. Егер нәтижелер басқаша болса, бұл әңгімелесуге және кімнің дұрыс екенін анықтауға себеп болады.
Дмитрий: Бірақ жұмыс адамдардың салыстырмалы түрде жабық шеңберінде өтеді? Бұл жүздеген адамдар емес пе?
Антон: Әділ, бірақ әрқашан емес. Біздің топта табандылықты дәлелдеуге үш адам қатысады: мен, менің әріптесім және ғылыми жетекшіміз. Кеңірек салаларды алсақ – кванттық оптика, ақпарат теориясы – бесеуміз. Егер кванттық кілттерді тарату жүйелері туралы айтатын болсақ, онда Мәскеуде, Новосібірде, Қазанда адамдар бар. Бірақ Еуропа мен АҚШ-та бұл үлкен теориялық топтар.
Дмитрий: Бұл масштабтағы айырмашылық нені сипаттайды?
Антон: Бұл ғылымды дамытудың әртүрлі жолдары. Біздікі еуропалықтан бөлек. Мұндағы ғылым қолданбалы зерттеулер жолымен жүреді, ол дәл қазір қажет және өзекті. Мен бұл тәсілді айыптамаймын, бірақ мен оны өте ғылыми емес деп санаймын. Маған көбірек әсер еткен батыстық ғылым – іргелі және қолданбалы ғылым арасындағы нақты айырмашылық. Дәл қазір іргелі ғылымнан практикалық нәтижелерді талап етудің қажеті жоқ кезде. Сондықтан қолданбалы нәрселермен айналыспау үшін бұл іргелі.
Атап айтқанда, Цюрихке оралу. Бұл тек іргелі зерттеулермен айналысатын үлкен институт. Адамдар бізге ғаламның негіздерін түсіндіретін және оларды жақсырақ түсінуге көмектесетін нәрселерді зерттейді. Олар сол жерге келеді, өйткені олар мұны істегісі келеді. Біз үшін қызығушылық қажеттілікпен, осы сәтте басқа нәрсемен айналысу қажеттілігімен бірге жүреді. Сондықтан қабылдау мен дамуда мұндай айырмашылық бар. Бұл мүлдем басқа екі жол.
Дмитрий: Бұл қажеттілік бақылаушы ұйымның, ғылыми қауымдастықтың жоспарлау көкжиегіне немесе басқа нәрсеге байланысты ма?
Антон: Бұл ақшаны кім бөлетінімен реттеледі. Төлеген адам әуенді атайды. Біз мұнда және қазір кейбір жабдықтың болуына үлкен қызығушылықты көреміз. Еуропада іргелі зерттеулерге бағытталған қорлар бар. Ол ақшаны кім беретініне байланысты.
Хабредегі подкастымыздың басқа эпизодтары:
Ақпарат көзі: www.habr.com