Anton Kozubov a participat la al treilea episod, grup teoretic . Am discutat despre munca lui și despre specificul industriei.
Versiune audio: · · · · .
În fotografie:
Câteva cuvinte despre specificul industriei
Cod de timp -
: Din câte știu eu, te ocupi de subiecte foarte specializate.
Anton: Da, există o astfel de opinie, dar încercăm să trecem la lucruri mai fundamentale. Deși din ce în ce mai mulți oameni sunt interesați de domeniul criptografiei cuantice, acesta nu este cel mai tare domeniu al științei. Există o bază bună aici, dar tehnologia a ajuns deja în stadiul de dezvoltare de inginerie.
Totul a început să se dezvolte încă din anii 80 ai secolului trecut și, conform standardelor științifice, a trecut destul de mult timp. Oamenii de știință au trecut de la teorie și experimente la machete reale și dispozitive pe deplin funcționale. Astfel de sisteme există de mult timp în Elveția, unde operează ID Quantique. S-au lansat în 2005 sau 2006, iar în acest deceniu au început să furnizeze sisteme de criptografie cuantică băncilor elvețiene și austriece. Aceasta nu mai este tehnologia viitorului.
Mai rămân multe întrebări în ceea ce privește demonstrarea secretului unor astfel de sisteme. Acesta este ceea ce facem cel mai mult în acest domeniu. Dar principiile de bază au fost deja deduse.
Dmitriy: Ne puteți spune ce i-a determinat pe specialiști să studieze acest domeniu în detaliu? Cum au descris ei problemele și provocările inițiale cu care s-au confruntat?
Anton: Este o poveste amuzantă. Așa cum se întâmplă întotdeauna în știință, am început să studiem subiectul pur și simplu pentru că a devenit interesant. Nu a existat un scop anume. La acea vreme se credea că aceasta era o metodă absolut sigură de transmitere a datelor, iar la acea vreme era cu adevărat avansată. Tema securității informațiilor a devenit din ce în ce mai relevantă, dar pe lângă aceasta, am ajuns și la concluzia că este posibil să se creeze un nou tip de computer folosind diverse efecte cuantice. Au capacități destul de interesante, inclusiv capacitatea de a sparge criptografia existentă.
Dmitriy: Probleme de protecție au mai apărut, de exemplu, în timpul Războiului Rece. Dar a fost începutul acestei industrii aproape de apariția unor rețele relativ de masă?
Anton: Ai dreptate. O poți privi și din acest punct de vedere. Dar amuzant este că domeniul criptografiei cuantice a fost descoperit de două persoane care erau mai mult legate de domeniul IT. Ei și-au prezentat prima lucrare, care a descris principiile de bază, la o conferință IT. Deci da, vine de acolo.
Dmitriy: Cum ai ajuns în acest domeniu? Care a fost motivația ta?
Anton: Sincer vorbind, a fost similar - a fost interesant. Dar inițial nu am intrat în criptografia cuantică. A început cu . S-a dovedit că problemele pe această temă s-au dovedit a nu fi atât de relevante pentru nevoile laboratorului, așa că am trecut la criptografia cuantică. Dar a face un singur lucru nu este deosebit de interesant și există și multe domenii interdependente, așa că nu putem vorbi despre natura foarte specializată a activităților noastre.
Oportunități pentru oamenii de știință din domenii conexe
Cod de timp -
Dmitriy: Pe putem spune că un cerc destul de restrâns de oameni este implicat în această temă. Ai putea estima numărul de specialiști în domeniul tău? Sau este încă un club foarte închis?
Anton: Este închis, dar numai în partea relativ elită a acestuia. Există o mulțime de oameni în lume implicați în teoria informației cuantice în diferitele sale manifestări. Habar n-am cum să estimez numărul lor, dar cu siguranță mai mult de treizeci de persoane au fost la conferință.
Cred că aceasta nu este nici măcar o miime din toate. Mulți oameni merg pentru că acesta este unul dintre cele mai avansate domenii ale științei. Toate institutele de conducere au teoria informației cuantice sau optica cuantică și lucruri conexe. O altă întrebare este câți oameni sunt cufundați într-o nișă atât de specializată, cum ar fi dovedirea puterii sistemelor de criptografie cuantică.
Această comunitate este mai mică, dar totuși extinsă. Cei care au participat la conferință nu au fost toți experți de top în acest domeniu. Există aproximativ o sută de ei în toată lumea. Dovezi cu privire la puterea sistemelor de criptografie cuantică au apărut recent, la începutul anilor 2000. Oamenii care lucrează în acest domeniu au făcut anterior alte lucruri. De exemplu, optica cuantică, cercetarea fundamentală. Ele sunt încă relevante. Au venit în zona noastră de la fizică.
Sunt și cei care provin din teoria clasică a informației sau matematică. În evaluarea dovezilor de rezistență, diferitele tipuri de entropie joacă un rol decisiv. Unde mai sunt folosite - în termodinamică. Oamenii care înțeleg cum funcționează entropiile cuantice în teoria informației își pot aplica cunoștințele la termodinamica cuantică. Unul dintre oamenii de știință de frunte în acest domeniu, Renato Renner din Zurich, studiază acolo teoria informației cuantice, iar în Santa Barbara susține un curs de prelegeri despre termodinamica cuantică.
Cu ce provocări se confruntă comunitatea?
Cod de timp -
Dmitriy: La ce întrebări lucrezi astăzi? Care sunt provocările în prim-plan? Ce reprezintă acum bara care trebuie mutată mai departe?
Anton: Putem vorbi despre asta din două părți diferite. După părerea mea, partea aplicată este mai puțin interesantă. Distribuția cheilor cuantice a atins deja o scară industrială, dar toată lumea vrea să înțeleagă cum se poate asigura că are de-a face cu o distribuție cuantică și nu cu altceva. Pentru a face acest lucru, este necesară certificarea echipamentului, astfel încât dezvoltarea standardelor de specialitate este una dintre principalele probleme din lume, pe lângă partea de inginerie. Majoritatea oamenilor de știință de frunte din acest domeniu își îndreaptă eforturile în acest sens.
Al doilea aspect al activității noastre este dovada rezistenței sistemelor. Criptografia clasică se bazează pe presupunerea că un atacator pur și simplu nu are suficientă putere de calcul pentru a decripta datele cât timp sunt încă valabile. Dar este posibil ca astfel de presupuneri să nu fie întotdeauna corecte, așa că trebuie să trecem la o altă paradigmă de protecție a datelor - pentru a ne asigura că capacitatea de decriptare nu se schimbă în timp.
Facem distribuție de chei cuantice. Aceasta înseamnă că distribuim cheia care trebuie utilizată pentru a cripta informațiile. O astfel de cheie poate fi furată, dar încercăm să introducem o paradigmă în care acest lucru nu va fi posibil. Dacă în timpul distribuției sale cineva invadează canalul nostru, îl vom observa mereu. Aceasta este baza paradigmei clasice a criptografiei cuantice. Acest lucru se realizează prin utilizarea unor fotoni unici.
Au trei proprietăți. Acestea sunt porțiuni minime de energie; ele nu pot fi împărțite și apoi, de exemplu, consolidate. Ele nu pot fi copiate. O stare cuantică necunoscută nu poate fi copiată, deoarece pentru aceasta trebuie măsurată, iar acest lucru nu se poate face fără distrugerea stării cuantice. Când o măsurăm, se prăbușește.
Datorită acestor proprietăți, puteți privi capacitățile unui atacator - noi îl numim Eve (de la eavesdropper) - dintr-un alt punct de vedere. Spunem că îi dăm Evei tot ce este posibil în limitele legilor fizicii. Memorie cuantică, detectoare ideale - nu avem nici măcar aproape de asta, dar îi oferim astfel de oportunități. Și chiar și având în vedere acest lucru, spunem că ea nu va primi datele cheie fără să știm asta. Pe asta a fost construită inițial paradigma criptografiei cuantice.
Dar toate acestea sunt bune atâta timp cât vorbim despre fotoni unici. Cu toate acestea, sursele de fotoni unici sunt destul de capricioase, de viteză redusă și costisitoare, așa că nimeni nu le folosește în acest proces. Toate folosesc radiații laser atenuate.
Dmitriy: Și cum se compară asta cu proprietățile despre care vorbeai?
Anton: Schimbă paradigma și abordarea pentru a demonstra rezistența. Aceasta este încă o sarcină fezabilă, dar mult mai dificilă. Într-o situație în care folosim ceva care nu este exact ceea ce am avea nevoie în circumstanțe ideale, și anume stări slăbite coerente, trebuie să luăm în considerare acest lucru în dovezile noastre de persistență. Facem asta și întreaga lume se mișcă în această direcție.
Dmitriy: Această abordare ține cont de echipamentul de la capetele canalului de comunicație?
Anton: Inițial, distribuția cheii cuantice a folosit aproximări precum ideea că Eve nu poate intra în cutiile lui Alice și Bob, ci are acces doar la canalul de comunicare. Aceasta nu este o aproximare foarte viabilă. Astăzi există hacking cuantic. El ne spune că într-o fibră optică sau canal cuantic este foarte posibil să se schimbe „setările” folosind expunerea.
Această direcție este luată în considerare în materie de certificare. Avem un mare laborator la Moscova unde lucrează Vadim Makarov, probabil cel mai faimos „hacker cuantic” din lume. În alte țări fac acest lucru foarte activ. La asta ajungeam. Cum poate intra Eve în cutiile noastre este mai mult o problemă de inginerie. Obișnuiam să mă consider un om de știință, așa că este interesant pentru mine să privesc Eve dintr-o perspectivă diferită. De exemplu, studiază cum poate ea să intre în canalul de comunicare și să fure totul fără ca noi să observăm. Prefer să lucrez nu pentru băieții buni, Alice și Bob, ci să investighez posibilele atacuri asupra sistemelor de distribuție a cheilor cuantice.
O scurtă introducere în hacking cuantic
Cod de timp -
Dmitriy: Puteți descrie caracteristicile unor astfel de atacuri?
Anton: Caracteristicile general acceptate sunt împărțite în trei clase. Atacurile „man-in-the-middle” sunt similare cu atacurile clasice „man-in-the-middle” (MITM). Al doilea tip este mai abstract, când Eve interacționează cumva cu fiecare parcelă din canalul nostru cuantic și stochează rezultatul unei astfel de interacțiuni în memoria sa cuantică. După aceea, ea așteaptă ca procedurile pe care le efectuează Alice și Bob să cadă de acord, primește și mai multe informații, face măsurători și așa mai departe. Acestea sunt atacuri colective, dar există un al treilea tip - chiar mai abstract. Acolo se adaugă o evaluare a parametrilor reali.
Pentru al doilea tip de atac, presupunem că Alice și Bob împart un număr infinit de biți între ei. În realitate, acest lucru este imposibil și, de îndată ce trecem la volume finite, încep să apară fluctuații statistice. S-ar putea să se joace în mâinile Evei. Atacurile coerente țin cont și de caracterul limitat al resurselor. Acesta este un lucru complex și nu toate protocoalele de distribuție a cheilor cuantice au dovezi atât de cuprinzătoare de securitate.
Este important să înțelegem că transmitem biți de cheie și formăm chei. Modul în care le folosiți în continuare depinde de dvs. Aici intervin problemele de criptare. Dacă luați algoritmi moderni precum criptarea asimetrică, folosind doar aceste chei, nu are rost. Singura metodă de a asigura rezistența este un pad de criptare. Atunci nu există întrebări, dar pentru aceasta trebuie să generați chei de fiecare dată și să le schimbați pentru fiecare mesaj. Acesta este un proces complex.
Esența distribuției cheilor cuantice este că pentru toate atacurile lui Eve, putem aloca un astfel de volum de biți distribuiți pe care doar Alice și numai Bob îl vor ști. Eve nu va ști despre el. Acesta este scopul principal al muncii noastre. Dar sunt interesat să vin cu astfel de atacuri, astfel încât Alice și Bob să aibă încredere în siguranța lor, iar Eve ar aranja totul în așa fel încât să ocolească protecția.
Nu poți să o iei pur și simplu și să nu-ți deranjezi colegii
Cod de timp -
Dmitriy: Se pare că o astfel de muncă în prim-plan poate anula cu ușurință rezultatele colegilor din comunitatea internațională?
Anton: Ta, seminarul canadian despre care ați vorbit este exact despre ce este vorba. Acolo am spus că exact asta am făcut, ceea ce a provocat o rafală de negativitate. Este explicabil. Oamenii fac știință de douăzeci și cinci de ani, apoi vine cineva și spune că rezultatele lor nu au fost în întregime corecte. De asemenea, arată cum se va face corect. A fost foarte arogant din partea mea. Dar cred că am reușit să facem un atac pe care mulți nici măcar nu îl iau în considerare sau nu-l iau în considerare.
Dmitriy: Ai putea să vorbești despre asta și să o descrii măcar în termeni generali?
Anton: Da sigur. Lucrul amuzant este că acesta este un atac de tip hijack-and-forward - cel mai simplu la care vă puteți gândi. Doar că este oarecum modificat și complicat, așa cum aș spune. Astăzi, când se uită la dovada persistenței, oamenii spun că toate canalele cuantice descriu pur și simplu redistribuirea informațiilor dintre Alice, Bob și Eve.
Important este că în acest caz toate măsurătorile stărilor cuantice au loc după această distribuție. Ne propunem să descriem un canal cuantic în așa fel încât să conțină o dimensiune relativă la care stările se schimbă și sunt impuse lui Bob. Relativ vorbind, avem ceva în mijlocul canalului, încearcă să distingă între stări, ceea ce distinge îi trimite lui Bob, ceea ce nu distinge, blochează. Astfel, tot ce vine la Bob este cunoscut de Eve. Ar părea o idee evidentă, dar din anumite motive nimeni în lume nu vorbește despre asta.
Dmitriy: Și ați arătat posibilitatea teoretică de a efectua un astfel de atac.
Anton: Da, am vorbit despre asta în Toronto. Am avut discuții foarte aprinse cu oameni care lucrează în acest domeniu de când sunt în viață. A fost interesant, o experiență foarte utilă.
De ce este important să nu vă grăbiți să publicați metode de protecție
Cod de timp -
Dmitriy: Pentru a folosi o analogie de bază cu un virus și un antivirus, domeniul tău de activitate și conceptul implică un proces în formă de T departe de traiectoria rasei unul după altul. Putem spune că o astfel de abordare va crea noi pachete de probleme și vor trebui rezolvate pe alte planuri, și nu doar pe unul, ca acum?
Anton: O întrebare foarte corectă. Trebuie să fiu clar aici. Desigur, sunt mai interesat să găsesc modalități de a ataca. Dar toți lucrăm în domeniul distribuției cheilor cuantice, suntem plătiți pentru asta și nu vrem cu adevărat să punem o spiță în propriile noastre roți. Este logic. Când veniți cu un nou atac asupra sistemelor de distribuție a cheilor cuantice, ar fi bine să veniți cu un fel de contramăsuri. Am făcut-o, am găsit o modalitate de a face față. Nu este cel mai banal, dar există. Este posibil să acoperim astfel de probleme, dar o altă întrebare este că atunci când oamenii nu vorbesc despre probleme, este evident că nu le țin cont. Aceasta înseamnă că nu au contramăsuri.
În fotografie:
Dmitriy: Este această abordare un fel de cod nerostit în comunitatea dvs.?
Anton: Da, dar nu cred că este corect să oferim o soluție. Este important să ridicăm problema. Atunci cineva poate găsi soluții secundare în afară de ceea ce aveți. Dacă postezi totul deodată, oamenii vor lua ceea ce este gata și nu va exista nicio dezvoltare a gândirii.
Dmitriy: Este sigur să spunem atunci că soluția ta poate fi o versiune beta și undeva în mânecă poate fi ceva și mai interesant pe care l-ai salvat pentru tine?
Anton: Poate.
Câteva despre interacțiunea cu organizațiile de reglementare
Cod de timp -
Dmitriy: Acest domeniu a atras atenția tuturor tipurilor de autorități de reglementare și agenții de informații. Toate acestea necesită timp în ceea ce privește coordonarea unor evoluții?
Anton: Foarte buna intrebarea! Voi încerca să răspund cât mai evaziv posibil. Acest lucru ocupă o parte semnificativă din timp care ar putea fi cheltuită pentru proiecte cu adevărat științifice. Dar înțeleg de ce este important.
Dmitriy: La fel ca în cazul certificării despre care am vorbit mai devreme. Pur și simplu nu poți angaja un asistent care să comunice pentru tine. Oamenii de știință trebuie să explice direct nuanțele tuturor organizațiilor de reglementare și să le ajute să-și dea seama?
Anton: Da, exact asta este. Aceasta este abordarea corectă. Nimeni nu poate explica mai bine decât tine însuți ceea ce ai făcut. Dacă nu poți face asta, apar întrebări despre realitatea realizărilor tale. Dar dacă ar exista o oportunitate de a face doar știință, aș prefera să fac doar știință. Dar toate acestea sunt o parte importantă a muncii noastre, pe care o facem și noi.
Dmitriy: Ai timp pentru proiecte personale?
Anton: Problemă complexă. Găsim timp și facem lucruri secundare. Acestea sunt probleme mai fundamentale. Luați teleportarea cuantică, de exemplu - de exemplu, pregătim o publicație pe acest subiect. Luăm alte probleme, ceva din optica cuantică, din teoria informației cuantice. Acestea sunt lucruri interesante. Încercăm să găsim timp, pentru că viața fără el este complet plictisitoare. Este imposibil să te descurci singur cu documentele. Trebuie să facem și știință.
Despre distincția dintre știința fundamentală și știința aplicată
Cod de timp -
Dmitriy: Dacă încercați să estimați rata de schimbare în domeniul dvs., volumul publicațiilor științifice. Cum vă influențează munca și interesul pentru industriile conexe?
Anton: Zona noastră este un subiect fierbinte. Există o mulțime de articole care ies. Chiar și numărul de articole cu adevărat relevante este enorm. Este dificil să le urmărești pe toate, pur și simplu este imposibil.
Dmitriy: Există o dependență puternică de acest proces de urmărire? Sau proiectele tale sunt suficient de izolate pentru a atinge obiectivul fără distrageri?
Anton: Izolarea este mai degrabă un minus. Când vă fierbeți în propriul suc, nu mai observați greșelile. S-ar putea să crezi că faci totul bine, dar există o greșeală fundamentală care se strecoară pe undeva pe care ți-o lipsește. Este bine când sunt oameni în lume care fac lucruri similare. Dacă poți realiza lucruri similare într-o oarecare măsură, atunci mergi în direcția cea bună. Dacă rezultatele diferă, acesta este un motiv pentru a avea o conversație și a afla cine are dreptate.
Dmitriy: Dar munca se desfășoară într-un cerc relativ închis de oameni? Nu sunt aceste sute de oameni?
Anton: Corect, dar nu întotdeauna. În grupul nostru, trei persoane sunt implicate în demonstrarea persistenței: eu, colegul meu și supervizorul nostru științific. Dacă luăm domenii mai largi - optica cuantică, teoria informației - suntem cinci. Dacă vorbim despre sisteme de distribuție a cheilor cuantice, există oameni la Moscova, Novosibirsk, Kazan. Dar în Europa și SUA acestea sunt grupuri teoretice mari.
Dmitriy: Ce caracterizează această diferență de scară?
Anton: Acestea sunt moduri diferite de dezvoltare a științei. Al nostru este diferit de cel european. Știința aici urmează calea cercetării aplicate, care este necesară și relevantă chiar acum. Nu condamn această abordare, dar o consider puțin științifică. Sunt mai impresionat de cea occidentală - o distincție clară între știința fundamentală și cea aplicată. Când nu este nevoie să ceri vreun rezultat practic de la știința fundamentală chiar acum. De aceea este fundamental, ca să nu ne ocupăm de lucruri aplicate.
În special, întoarcerea la Zurich. Acesta este un institut mare care se ocupă exclusiv de cercetare fundamentală. Oamenii studiază lucruri care ne explică fundamentele universului și ne ajută să le înțelegem mai bine. Ei vin acolo pentru că asta vor să facă. Pentru noi, interesul este însoțit de nevoie, nevoia de a face altceva în momentul de față. Prin urmare, există o astfel de diferență în percepție și dezvoltare. Acestea sunt două căi complet diferite.
Dmitriy: Această nevoie depinde de orizontul de planificare al organizației de control, de comunitatea științifică sau de altceva?
Anton: Acest lucru este reglementat de cine alocă banii. Cel care plătește sună melodia. Vedem mult interes în a avea niște echipamente aici și acum. În Europa există fonduri care vizează cercetarea fundamentală. Depinde de cei care dau banii.
Alte episoade din podcastul nostru de pe Habré:
Sursa: www.habr.com