Вперёд, в прошлое.Замкнутая временеподобная петля и шифрование данных

Вперёд, в прошлое

Крайне востребованная в период горящих сроков сдачи проектов возможность путешествовать обратно во времени, согласно современным представлениям ученых о пространстве и времени, все-таки существует. Точнее говоря, является гипотетической. По крайней мере, явно не запрещена общей теорией относительности. Именно эту возможность использовала группа ученых из университета Южной Калифорнии, чтобы взломать системы криптографии, основанные на принципах квантовой физики. Не самая лучшая новость для футурологов, объявивших квантовую криптографию главным практическим результатом XXI века.

Со времен изобретения криптографии ее основной целью является шифрование сообщений между двумя точками таким образом, чтобы никакая третья сторона не смогла перехватить их. Для этого было придумано значительное количество сложных ухищрений, при активной и щедрой поддержке министерств обороны большинства стран планеты. На сегодняшний день наиболее мощным средством защиты является передача данных с ключом (открытым либо закрытым). Суть ее, образно говоря, сводится к анекдоту о командировочных, которые постоянно ездят в одном купе. В течении долгих поездок они знают все анекдоты друг друга в такой степени, что присвоили каждому из них определенный номер. И вместо того, чтобы рассказывать сам анекдот, они называют его номер и смеются. Случайный попутчик в купе (третья, вражеская подслушивающая сторона) находится в полном недоумении относительно смеха окружающих. Потому что он не знает ключа, т.е. самого содержательного смысла и нумерации анекдотов. Следовательно, он лишен возможности понять юмор номеров, которыми обмениваются между собой попутчики.

В данном методе шифрования есть одно слабое место. Если перехвачен «список анекдотов» (ключ), то шифр становится бесполезным. Поэтому для защиты современных ключей шифрования используют трудноразрешимые математические задачи разного рода. Например, нахождение длинных простых чисел. Такого рода задача в принципе разрешима, но лишь при наличии мощного вычислительного комплекса и десяти-двадцати лет, потраченных на перебор. Степень безопасности у этого метода приемлемая. Учитывая то, что за время перебора интересующая засекреченная информация может безнадежно устареть. Однако рост вычислительных мощностей происходит экспоненциальным образом, что заставляет современных криптографов (шифровальщиков) бить тревогу. Гипотетически, при современных скоростях роста производительности компьютеров, в ближайшее время можно будет взламывать ключи, основанные на простых числах. Что же может придти на смену?


Асимметричная криптосистема. Иллюстрация: Wikipedia

Элегантное решение проблемы секретности заключается в использовании одного из принципов квантовой механики при передаче, а именно принципа неопределенности Гейзенберга. Сама информация не кодируется сложными математическими шифрами, но для ее физической передачи используются переносчики, крайне чувствительные к прослушиванию. А именно — частицы, обладающие квантовой природой (чаще всего фотоны). При попытке измерить их параметры (т.е. «подслушать»), согласно принципу неопределенности, в канале передачи возникают нарушения и увеличивается уровень шума, что сразу же регистрирует сторона, принимающая сигнал. И принимает соответствующие меры. В настоящий момент такой способ передачи реализован в нескольких работающих прототипах, однако их стоимость довольно велика, а пропускные характеристики оставляют желать лучшего (в сравнении с другими способами передачи).

Предложенный учеными способ взлома основан на существовании гипотетической замкнутой временеподобной петли (кривой). Это петля в пространстве-времени, по которой частица движется из одного места в будущем в другое место в прошлом и обратно. В классической физике подобная кривая рождает «парадокс дедушки». Он подразумевает, что внук возвращается в прошлое и убивает своего деда до знакомства с бабушкой и, следовательно, сам существовать не может и, следовательно, не может убить деда. Решения в виде подобной кривой появляются в уравнениях общей теории относительности, хотя его полагают артефактом. Рассмотрение данных кривых в квантовой механике позволяет избежать подобного парадокса. В результате квантовая частица, движущаяся по кривой, оказывается в своеобразном «Дне сурка». Если такую петлю пространства-времени «затянуть», то частица, направляющаяся из прошлого в будущее, в определенные моменты времени будет взаимодействовать с самой собой, направляющейся из будущего в прошлое. Образно говоря, если в будущем она взаимодействовала с частицей, передаваемой по каналу, зашифрованному квантовой криптографией (подслушивала) и она возвращается обратно во времени, то информацию об этом можно получить в настоящем, от нее же, движущейся по нормальному течению времени. Авторы признают, что логику подобного взлома довольно трудно понять, однако по их утверждению, никакие из законов физики не нарушаются.

Подобные эксперименты, безусловно, в настоящий момент являются полностью умозрительными. Как, впрочем, и в свое время общая теория относительности Эйнштейна. Тем не менее, в отношении криптографии в целом есть одно замечание, опрокидывающее практически большую часть сложноустроенных методов. Пытки и подкупы людей — инструменты взлома и подслушивания, с которыми сложно поспорить в эффективности как высокопроизводительным компьютерам, так и пространственно-временным петлям.

Об авторе