Nieuwe aanvallen op locatiegebaseerde quantumcryptografie

Om geheime informatie veilig te versturen, willen onderzoekers de locatie van de verzender gebruiken, zodat de ontvanger zeker weet dat een boodschap bijvoorbeeld echt uit het Witte Huis afkomstig is.

Publication date: 17-11-2016

Om geheime informatie veilig te versturen, willen onderzoekers de locatie van de verzender gebruiken, zodat de ontvanger zeker weet dat een boodschap bijvoorbeeld echt uit het Witte Huis afkomstig is. Op de klassieke manier is deze methode niet veilig gebleken maar quantumversleuteling leek kans te hebben. In 2014 werd al aangetoond dat deze methode niet veilig was voor een groep samenwerkende aanvallers met oneindig veel 'verstrengelde toestanden'. Dit liet echter de mogelijkheid open dat deze methode voor realistische aanvallen wel veilig zou zijn. Florian Speelman, promovendus van het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI), onderzocht quantumaanvallen met teleportatietechnieken en toonde aan dat een deel van de met locatie beveiligde protocollen ook bij gebruik van een realistisch aantal verstrengelde quantumtoestanden niet veilig is. Speelman promoveerde op woensdag 16 november aan de Universiteit van Amsterdam (UvA) op zijn proefschrift 'Position-based Quantum Cryptography and Catalytic Computation'.

Quantumcommunicatie maakt gebruik van 'verstrengelde' toestanden van deeltjes die zich op grote afstand van elkaar kunnen bevinden maar die toch gekoppeld zijn aan elkaar. Speelman: "Bij teleportatieaanvallen deelt een groep aanvallers een quantumsysteem met verstrengelde toestanden. Ik heb nu onder meer aangetoond dat een bepaalde categorie van voorgestelde protocollen (kleine quantum circuits) niet veilig is, ook niet voor praktische aanvallen. We hebben bijvoorbeeld een efficiënte aanval gedaan op het ‘Interleaved Product Protocol voor positieverificatie’. Het is de uitdaging nu te zoeken welke protocollen er wel veilig zijn."

Naast het onderzoek aan positiegebaseerde quantumcryptografie onderzocht Florian Speelman in een internationaal team 'katalytisch geheugen'. Katalytisch geheugen is de nieuwe term voor een berekeningsmethode die 'geheugen gebruikt zonder het te gebruiken'. De computer doet daarbij een berekening waarbij hij geheugen gebruikt dat al helemaal vol zit, en laat dat geheugen na gebruik weer in de staat achter waarin het voor de berekening werd aangetroffen. Het team toonde in 2014 aan dat dit mogelijk is en aanleiding geeft tot een nieuwe manier om over geheugengebruik na te denken met toepassingen binnen de cryptografie. Dat het gebruik van vol geheugen extra rekenkracht geeft is tegen-intuïtief en werd als onmogelijk beschouwd.

Het promotiewerk van Florian Speelman is uitgevoerd op het CWI in de Algorithms and Complexity onderzoeksgroep, deels onder auspiciën van het QuSoft research centre voor quantumsoftware in Amsterdam. Zijn promotor is prof. dr. Harry Buhrman (CWI en UvA).  

Meer informatie

- de Algorithms and Complexity onderzoeksgroep van het CWI, geleid door prof. dr. Harry Buhrman (CWI and UvA)

- het QuSoft onderzoekscentrum voor quantum software

 

 Afbeelding: Artist's impression van entanglement (verstrengeling). Bron: Shutterstock