Kvantová distribuce klíčů se často zmiňuje jako technologie, která má jednou nahradit dnešní šifrování. Její hlavní výhoda spočívá v tom, že bezpečnost není založená na výpočetní náročnosti, ale na samotném chování kvantových částic. Jakmile se někdo pokusí přenos odposlouchávat, změní tím jeho stav a příjemce si toho všimne.

V ideálních podmínkách funguje tento princip spolehlivě. Skutečné komunikační systémy ale nejsou laboratorní experiment. Pracují v prostředí, kde se konstrukce chvějí, vzduch není stabilní a optické prvky nikdy nejsou dokonale sladěné. Právě tam vzniká problém, kterému se dosud věnovala jen omezená pozornost.

Nová studie publikovaná v odborném časopise IEEE Journal of Quantum Electronics se zaměřila na přesnost zaměření optického spoje mezi vysílačem a přijímačem. Pokud se přenášený svazek fotonů nepatrně mine s detektorem, dochází ke ztrátám a chybám, které se následně promítají do celého systému.

Nejde o útok, ale o nepřesnost

Autoři práce ukazují, že i velmi malé vychýlení paprsku může výrazně ovlivnit chybovost přenosu. Tyto chyby přitom nevznikají kvůli cizímu zásahu, ale čistě kvůli fyzikálním omezením technologie. Z pohledu systému ale vypadají podobně jako rušení nebo bezpečnostní incident.

Výzkum přináší nový způsob, jak tyto odchylky popsat a kvantifikovat. Na rozdíl od dřívějších modelů pracuje s realističtějším popisem chování paprsku v různých směrech a umožňuje přesněji spočítat, jak se chyba zaměření promítá do chybovosti a do rychlosti tvorby tajného klíče.

Z výsledků vyplývá, že s rostoucí nepřesností zaměření roste počet chyb a klesá množství klíčů, které lze považovat za bezpečné. Zvětšení přijímací optiky může situaci zlepšit, ale jen do určité míry. Zajímavým zjištěním je také to, že nerovnoměrné vychýlení paprsku může být v některých případech méně problematické než dokonale symetrická odchylka.